KR20100086044A - 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체 - Google Patents

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Abstract

웨브의 반송 중에 일어나는 주름 발생의 전조를 검출하여, 주름 발생을 방지할 수 있는 웨브 반송 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 복수의 롤러 (2) 에 의해 시트 형상의 웨브 (10) 를 반송하는 웨브 반송 장치 (1) 는, 카메라 (촬상 수단) (3) 에 의해 촬상된 화상으로부터, 컨트롤러 (7) 내의 화상 해석 수단 (73) 에 의해, 웨브 (10) 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출하여, 주름의 전조가 되는 상태를 화상으로 인식함과 함께, 당해 직선 모양의 가이드 롤러 (2c) 에 대한 진입 방향을 해석하여, 당해 파형을 없애는 방향으로 (주름이 발생하지 않도록), 가이드 롤러 (각도 조정 롤러) (2c) 의 축 (20c) 을 구동시켜, 주름이 발생하지 않도록 얼라이먼트 조정 수단 (5) 을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램{WEB CARRIER, WEB CARRYING METHOD, AND WEB CARRIAGE CONTROL PROGRAM}
본 발명은, 복수의 롤러로 지지하여 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램에 관한 것이다.
최근, 연속지, 플라스틱 필름, 금속막 등의 유연한 연속 소재 (이하, 웨브라고 한다) 를 복수의 롤러로 지지하면서 반송하는 반송 처리 기술 (웨브 핸들링 기술) 이 광범위한 산업 분야에 있어서 이용되고 있다. 또한, 최근에는, 이 반송 처리 기술은, 플라스틱 필름에 액정을 코팅한 액정 컬러 필터와 같은 높은 가치를 부가한 소재에 대해서도 이용되고 있다. 이와 같은 고부가 가치 소재의 수요 증대에 수반하여, 반송 처리 기술에는, 보다 더 고속화, 고효율화, 고정밀화가 요구되고 있다.
종래, 반송 처리 기술에 있어서, 웨브를 안정적으로 반송하는 수법으로서, 웨브에 대한 장력을 조정하는 기술이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본공개특허공보 2003-212406호, 일본공개특허공보 2000-143053호 등 참조).
즉, 종래에는, 웨브를 반송하는 반송 롤러 사이에 형성한 댄서 롤러를 유압이나 공기압 등의 가압 장치에 의해 웨브의 반송 방향에 대해 수직 방향으로 이동시킴으로써, 웨브에 대한 장력을 조정하여, 주름 발생을 방지함과 함께, 슬립이 발생하지 않는 안정적인 웨브 반송을 실시하였다.
그러나, 최근, 웨브 반송 속도의 고속화에 수반하여, 종래의 수법으로 장력을 제어하는 것만으로는 반송 중에 일어나는 주름 등의 손상을 제거할 수 없다는 문제가 현실에 많이 발생하고 있다. 이들 문제는 일반적으로 웨브 디펙트라고 불리며, 광범위한 산업 분야에 있어서 그 방지가 필수적인 기술적 과제로 되어 있다.
일반적으로, 이 주름의 원인은, 웨브를 반송하는 각 롤러가 평행하게 배치되어 있지 않은, 이른바 미스얼라이먼트가 원인인 것으로 생각되며, 사람이 경험에 의해 롤러의 배치를 조정하고 있는 것이 현 상황이다.
이와 같이, 사람이 경험에 의해 롤러의 배치를 조정하는 경우, 주름이 발생한 후에 롤러의 배치를 조정하였던 것에서는, 액정 컬러 필터와 같은 고부가 가치 소재의 경우, 주름이 발생한 단계에서 그 소재 자체가 가치가 없는 것으로 되어 버려, 큰 손해가 된다는 문제가 있다. 또한, 웨브 반송 시에, 주름이 발생하는 전조를 사람이 경험에 의해 인식하여, 주름이 발생하기 전에 롤러의 배치를 조정하였던 것에서는, 생산성이 그 사람의 기량에 의존하게 되어, 고속화, 고효율화를 바랄 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 웨브의 반송 중에 일어나는 주름 발생의 전조를 검출하여, 주름 발생을 방지할 수 있는 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 창안된 것으로서, 먼저, 본 발명의 제 1 양태인 웨브 반송 장치는, 복수의 롤러에 의해 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치에 있어서, 구동 롤러와, 각도 조정 롤러와, 촬상 수단과, 얼라이먼트 조정 수단과, 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러가, 화상 해석 수단과, 축 각도 제어 수단을 구비한다.
이러한 구성에 있어서, 웨브 반송 장치는, 구동 롤러의 전단 (前段) 에 형성된 축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 웨브를, 촬상 수단에 의해 촬상한다. 그리고, 웨브 반송 장치는, 컨트롤러의 화상 해석 수단에 의해, 촬상 화상으로부터, 웨브 상에 발생하는 물결친 것 같은 파형 (물결침 현상) 을 나타내는 직선 모양을 검출함과 함께, 당해 직선 모양의 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석한다. 이 파형은, 주름이 발생하는 전조가 되는 것이다.
그리고, 웨브 반송 장치는, 축 각도 제어 수단에 의해, 화상 해석 수단에 의해 해석된 직선 모양의 진입 방향과 각도 조정 롤러의 축 방향이 직각이 되는 방향으로, 각도 조정 롤러의 축을 구동시키도록 얼라이먼트 조정 수단을 제어한다. 그리고, 웨브 반송 장치는, 얼라이먼트 조정 수단에 의해 각도 조정 롤러의 축 각도를 조정한다.
이로써, 웨브 반송 장치는, 주름이 발생하기 전 단계에서, 그 전조가 되는 파형을 감쇠시켜 주름 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 웨브 반송 장치에 있어서는, 또한, 상기 화상 해석 수단이, 상기 촬상 화상의 색 또는 휘도에 기초하여, 당해 촬상 화상에 있어서 상기 파형의 직선 모양을 검출하고, 미리 정한 좌표계를 기준으로 당해 직선 모양의 방향을 상기 진입 방향으로서 해석하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 있어서, 웨브 반송 장치는, 화상 해석 수단에 의해 촬상 화상을 해석할 때에, 촬상 화상의 색 또는 휘도에 기초하여 파형의 복수의 직선 모양을 검출한다. 또한, 웨브 반송 장치는, 화상 해석 수단에 의해 이 직선 모양의 방향을 해석함으로써, 파형이 웨브 상에서 어느 방향으로 진행되고 있는지를 판정할 수 있다.
본 발명의 웨브 반송 장치에 있어서는, 또한, 댄서 롤러와, 장력 계측 수단과, 장력 조정 수단을 구비하고, 상기 컨트롤러가, 임계 장력 산출 수단과, 장력 제어 수단을 구비한다.
이러한 구성에 있어서, 웨브 반송 장치는, 임계 장력 산출 수단에 의해, 당해 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건 (반송 속도 등) 을 나타내는 구동 정보와, 웨브의 물성값 (영률, 푸아송비 등) 에 기초하여, 웨브에 있어서 슬립이 발생하는 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 웨브에 있어서 주름이 발생하는 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출한다.
그리고, 웨브 반송 장치는, 장력 계측 수단에 의해, 웨브에 대한 장력의 증감을 조정하는 댄서 롤러에 의해 발생하는 장력을 계측하고, 장력 제어 수단에 의해, 그 장력이 임계 하한 장력 및 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록 댄서 롤러를 구동시킨다.
이로써, 웨브에 대한 장력이 임계 하한 장력 및 임계 상한 장력의 범위 내에서 제어되게 되어, 웨브의 주름 발생이나 슬립을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태인 웨브 반송 방법은, 복수의 롤러를 구비한 웨브 반송 장치에 있어서, 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 방법으로서, 임계 장력 산출 단계와, 장력 제어 단계와, 화상 해석 단계와, 축 각도 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 순서에 있어서, 임계 장력 산출 단계에 있어서, 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건을 나타내는 구동 정보와, 웨브의 물성값에 기초하여, 웨브에 있어서 슬립이 발생할 때의 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 웨브에 주름이 발생할 때의 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출한다.
그리고, 장력 제어 단계에 있어서, 웨브의 장력이, 임계 장력 산출 단계에서 산출된 임계 하한 장력 및 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록, 웨브에 대한 장력의 증감을 조정한다.
그리고, 화상 해석 단계에 있어서, 축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 웨브를 촬상한 촬상 화상으로부터, 웨브 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출함과 함께, 당해 직선 모양의 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석한다.
계속해서, 축 각도 제어 단계에 있어서, 화상 해석 단계에서 해석된 직선 모양의 진입 방향과 상기 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 상기 각도 조정 롤러의 축을 구동시킨다.
본 발명의 제 3 양태인 웨브 반송 제어 프로그램은, 복수의 롤러를 구비한 웨브 반송 장치에 있어서, 시트 형상의 웨브를 반송하기 위해서, 컴퓨터를, 임계 장력 산출 수단, 장력 제어 수단, 화상 해석 수단, 축 각도 제어 수단으로서 기능시키는 구성으로 하였다.
이러한 구성에 있어서, 임계 장력 산출 수단에 의해, 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건을 나타내는 구동 정보와, 웨브의 물성값에 기초하여, 웨브에 있어서 슬립이 발생할 때의 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 웨브에 주름이 발생할 때의 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출한다.
그리고, 장력 제어 수단에 의해, 웨브에 대한 장력이, 임계 장력 산출 수단에 의해 산출된 임계 하한 장력 및 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록, 웨브에 대한 장력의 증감을 조정한다.
그리고, 화상 해석 수단에 의해, 축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 웨브를 촬상한 촬상 화상으로부터, 웨브 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출함과 함께, 당해 직선 모양의 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석한다.
계속해서, 웨브 반송 제어 프로그램은, 축 각도 제어 수단에 의해, 화상 해석 수단에 의해 해석된 직선 모양의 진입 방향과 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 각도 조정 롤러의 축을 구동시킨다.
본 발명의 제 1 양태인 웨브 반송 장치에 의하면, 웨브를 반송할 때에, 롤러 사이의 미스얼라이먼트에 의해 발생하는 주름의 전조가 되는 파형 (물결침 현상) 을 검출하여, 각도 조정 롤러의 축 각도 (스큐각) 를 조정함으로써, 파형을 감쇠시킬 수 있다. 이로써, 본 발명은 웨브에 대해 발생하는 주름을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 화상 해석 수단에 의해 물결침 현상을 검출하여, 그 파형을 감쇠시키기 때문에, 종래와 같이 롤러의 배치의 조정에 일손을 들이는 경우가 없다. 이로써, 웨브의 생산성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 웨브에 발생하는 파형 (물결침 현상) 을, 웨브를 촬상한 촬상 화상 내에서 직선 모양을 검출함으로써 실시하기 때문에, 그 파형의 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 적확하게 파악할 수 있어, 확실하게 파형을 없애는 방향으로 각도 조정 롤러의 축을 구동시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 웨브를 반송할 때에, 롤러 사이의 미스얼라이먼트에 의해 발생하는 주름의 전조가 되는 파형 (물결침 현상) 을 검출하여, 각도 조정 롤러의 축 각도 (스큐각) 를 조정함으로써, 파형을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 웨브에 대한 장력을, 슬립이 발생하는 장력의 임계값인 임계 하한 장력과 주름이 발생하는 장력의 임계값인 임계 상한 장력 사이에서 제어할 수 있기 때문에, 웨브의 슬립과 주름 발생을 방지할 수 있다.
도 1 은 웨브에 주름이 발생하는 메커니즘을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2 는 주름 발생을 방지하여 웨브를 안정 반송시키기 위한 조건을 나타내는 그래프도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 평면도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 컨트롤러의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 6 은 가이드 롤러를 통과하는 웨브 상에 주름이 발생하는 상태를 시계열로 나타내는 도면으로서, 도 6(a) 는 주름이 발생하지 않은 상태, 도 6(b) 는 주름의 전조가 되는 파형이 발생한 상태, 도 6(c) 는 주름이 발생한 상태를 나타내고 있다.
도 7 은 웨브 상에 주름의 전조가 되는 파형 (물결침 현상) 이 발생한 경우의 가이드 롤러의 제어 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8 은 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 다른 구성을 나타내는 측면도이다.
도 9 는 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태 (이하, 실시형태라고 한다) 에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 여기서는, 가장 먼저, 본원 발명자가 해명한 웨브의 주름 발생 메커니즘에 대해, 그 개략을 설명한 후에, 주름 발생을 방지하면서 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치의 구성 및 동작에 대해 순차적으로 설명한다.
[웨브 반송 중의 주름 발생 메커니즘]
가장 먼저, 도 1 을 참조하여, 웨브 반송 중에 웨브에 주름이 발생하는 메커니즘에 대해 설명한다. 도 1 은 주름 발생의 메커니즘을 설명하기 위한 설명도로서, 도 1(a) 는 2 개의 롤러와 웨브의 관계를 나타낸 사시도, 도 1(b) 는 그 측면도, 도 1(c) 는 그 상면도를 나타내고 있다. 도 1 에서는, 웨브 (10) 가 2 개의 롤러 (2 (21, 22)) 상에서 반송되고 있는 상태를 나타내고 있다. 여기서는, 상류측의 롤러 (21) 로부터 하류측의 롤러 (22) 의 방향으로 웨브 (10) (도면 중에서는 투명으로 나타내고 있다) 가 반송되고 있는 것으로 한다.
(주름 발생 조건)
먼저, 웨브 (10) 의 반송 중에 웨브 (10) 에 주름이 발생하는 조건에 대해 설명한다.
통상적으로, 롤러 (21, 22) 가 평행하게 배치되어 있는 경우에는, 웨브 (10) 에 주름은 발생하지 않는다. 그러나, 예를 들어, 롤러 (22) 가, 롤러 (21) 에 대해 변형 (스큐) 이 발생하여, 롤러 (21) 와 롤러 (22) 사이에서 미스얼라이먼트가 발생한 경우, 웨브 (10) 는 롤러 (22) 의 접선 상에서 굽힘 모멘트에 의한 전단력 (SF) 을 받는다. 여기서, 웨브 (10) 를, 상류측의 롤러 (21) 를 고정단으로 하는 매우 얇은 빔 (beam) 이라고 생각하면, 웨브 (10) 는 전단력 (SF) 을 받아 면 내에서 휘려고 한다. 이 때의 전단 응력이 웨브 (10) 를 평판으로 간주하였을 때의 임계 좌굴 (buckling) 응력을 상회하고 있으면, 스큐가 발생한 롤러 (22) 에 진입하기 직전의 웨브 (10) 의 중앙 위치에 좌굴 (BL) 이 발생하기 시작하고, 이것이 주름의 발생점이 된다.
즉, 롤러 (22) 의 스큐각 (θ) 이 이하의 (1) 식에 나타내는 임계 미스얼라이먼트각 (θcr) 이상이 된 경우에, 주름이 발생한다.
Figure pct00001
여기서, a 는 롤러 사이의 스팬 [m], L 은 웨브 폭 [m], Ex 는 웨브 반송 방향의 웨브의 영률 [Pa], σx 는 장력에 의한 웨브 반송 방향의 인장 응력 [Pa], σzcr 은 임계 좌굴 응력 [Pa] 을 각각 나타내고 있다.
또한, 인장 응력 (σx) 은 이하의 (2) 식으로 주어진다.
Figure pct00002
여기서, T 는 웨브 장력 [N/m], tf 는 웨브 두께 [m] 를 각각 나타내고 있다.
또한, 임계 좌굴 응력 (σzcr) 은 이하의 (3) 식으로 주어진다.
Figure pct00003
단, σe, ζ1 및 ζ2 는 이하의 (4) 식으로 주어진다.
또한, (3) 식에 있어서의 정수 i 는 이하의 (5) 식을 만족하는 임의의 1 개의 정수로 한다.
Figure pct00004
Figure pct00005
(주름 전반 (傳搬) 조건)
다음으로, 웨브 (10) 에 발생한 주름이 웨브 (10) 의 반송 방향을 따라 전반하는 조건에 대해 설명한다.
통상적으로, 주름이 발생한 웨브 (10) 가 롤러 (22) 를 통과할 때, 롤러 (22) 를 따라 감긴 웨브 (10) 의 임계 좌굴 응력은, 평판의 임계 좌굴 응력에 비해 훨씬 커지기 때문에, 웨브 (10) 와 롤러 (22) 사이에 큰 전단력을 지지하기 위한 충분한 마찰력 (FF) 이 작용하지 않는 경우에는, 롤러 (22) 상에서 웨브 (10) 는 좌굴하지 않아, 주름은 소멸한다.
그러나, 웨브 (10) 와 롤러 (22) 사이에 충분한 마찰력 (FF) 이 작용하는 경우에는, 롤러 (22) 상에서도 웨브 (10) 는 계속해서 좌굴하여, 주름이 전반되어 간다.
즉, 웨브 (10) 에 대한 장력이 이하의 (6) 식에 나타내는 임계 상한 장력 (Twik) 이상이 된 경우에, 주름이 전반된다.
Figure pct00006
여기서, tf 는 웨브 두께 [m], μ 는 웨브-롤러 사이의 마찰 계수, L 은 웨브 폭 [m], Ex 는 웨브 반송 방향의 웨브의 영률 [Pa], Ez 는 웨브 폭 방향의 웨브의 영률 [Pa], vx 는 웨브 반송 방향의 웨브의 푸아송비, vz 는 웨브 폭 방향의 웨브의 푸아송비를 각각 나타내고 있다.
또한, 마찰 계수 (μ) 는 이하의 (7) 식으로 주어진다.
Figure pct00007
여기서, R 은 롤러 반경 [m], B 는 웨브 권각 (卷角) [rad] 이다. 또한, μL 은 이하의 (8) 식으로 주어진다.
Figure pct00008
여기서, μc 는 웨브-롤러 사이의 경계 마찰 계수, h 는 공기막 두께 [m], σ 는 웨브-롤러 사이의 표면 조도 [m] 를 각각 나타내고 있다.
단, 표면 조도 (σ) 는, 이하의 (9) 식에 나타내는 바와 같이, 롤러의 표면 조도 (σr) 와 웨브의 표면 조도 (σw) 의 합성값이다.
Figure pct00009
또한, 공기막 두께 (h) 는 이하의 (10) 식으로 주어진다.
Figure pct00010
단, h < 0 이 된 경우에는, h = 0 으로 한다.
여기서, η 는 공기막 점도 [Pa·s], T 는 웨브 장력 [N/m], k 는 웨브의 투과도 [m2], x 는 웨브 반송 방향 좌표 [m], U 는 웨브 반송 속도 [m/s] 를 각각 나타내고 있다. 또한, 웨브 반송 방향 좌표 (x) 는, 권각의 입구를 x = -RB/2, 출구를 x = RB/2 (-RB/2
Figure pct00011
x
Figure pct00012
RB/2) 로 한다. 또한, 웨브 반송 속도 (U) 는, 롤러 속도 (Ur) 와 웨브 속도 (Uw) 의 가산값 (Ur + Uw) 이다.
이와 같이, 웨브 (10) 에 대한 장력 (T) 이 상기 (6) 식으로 나타낸 임계 상한 장력 (Twik) 미만이면, 주름은 발생하지 않는다. 그러나, 이 장력 (T) 이 반대로 지나치게 작아지면, 웨브 (10) 와 롤러 (2) 사이의 마찰력이 저하되어, 슬립이 생기기 쉬워져, 웨브 (10) 의 반송이 곤란해져 버린다.
그래서, 여기서는, 슬립이 발생하지 않는 장력 (T) 의 임계 장력 (임계 하한 장력) (Tslip) 에 대해 구해 둔다.
일반적으로, 슬립이 발생하는 한계는 이하의 (11) 식으로 나타내어진다.
Figure pct00013
여기서, Mb 는 베어링 토크로 기지의 값인데, 대부분의 경우 "0" 으로 취급해도 된다. 이 (11) 식에 의해, 마찰 계수 (μ) 는 이하의 (12) 식으로 나타내어진다.
Figure pct00014
즉, 마찰 계수 (μ) 는 장력 (T) 의 함수이기 때문에, 임계 하한 장력 (Tslip) 을 특징짓는 마찰 계수 (μ) 는 이하에 나타내는 (13) 식의 관계를 만족한다.
Figure pct00015
즉, 임계 하한 장력 (Tslip) 은, 상기한 (7) 식 및 (8) 식으로부터, 이하의 (14) 식을 만족하면 되게 된다.
Figure pct00016
여기서, 웨브 (10) 가 필름이나 금속 박막과 같은 비투기성의 성질을 갖는 경우에는, 상기 (10) 식에서 k = 0 이다. 따라서, 공기막 두께 (h) 가 "3σ" 인 경우, 상기 (8) 식으로부터 μL 이 "0" 으로 된다. 이 경우, 상기 (10) 식에서 k = 0 으로 하면, 이하의 (15) 식을 만족하게 된다.
Figure pct00017
따라서, 임계 하한 장력 (Tslip) 은 이하의 (16) 식에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00018
또한, 웨브 (10) 가 종이나 천과 같은 투기성의 성질을 갖는 경우에는, 상기 (14) 식을 직접 뉴턴 랩슨법에 의해 풀어, 임계 하한 장력 (Tslip) 을 구할 수 있다.
이상의 조건을 그래프화하여 설명한다. 도 2 는 주름 발생을 방지하여 웨브를 안정 반송시키기 위한 조건을 나타내는 그래프도로서, 가로축을 웨브에 대한 장력, 세로축을 롤러의 스큐각 (미스얼라이먼트각) 으로 하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 장력 (T) 이 상기 (16) 식으로 산출한 임계 하한 장력 (Tslip) 보다 크고, 또한 상기 (6) 식으로 산출한 임계 상한 장력 (Twik) 보다 작은 경우에는, 주름 발생이나 슬립이 발생하지 않아 안정적으로 웨브 (10) 를 반송할 수 있다.
또한, 장력 (T) 이 임계 하한 장력 (Tslip) 보다 작아진 경우에는 슬립이 발생하고, 임계 상한 장력 (Twik) 보다 커진 경우에는 주름이 발생한다. 그러나, 이 경우에도, 롤러 (22) 의 스큐각 (θ) 을 상기 (1) 식으로 산출한 임계 미스얼라이먼트각 (θcr) 보다 작게 함으로써, 주름을 발생시키지 않고 안정적으로 웨브 (10) 를 반송할 수 있다.
이와 같이, 웨브 반송에 있어서, 주름 발생이나 슬립을 발생시키지 않고 웨브를 안정적으로 반송시키기 위해서는, 웨브 (10) 의 장력 (T) 이나 롤러 (22) 의 스큐각 (θ) 이 도 2 의 그래프에 있어서 슬립 발생 영역 (SL) 이나 주름 발생 영역 (WR) 에 들어가지 않게, 항상 안정 영역 (ST) 에 들어가도록 상태를 유지할 필요가 있다.
이하, 이 웨브 (10) 의 장력 (T) 이나 롤러의 스큐각 (θ) 을 안정 영역 (ST) 내에서 동작시킬 수 있는 웨브 반송 장치의 구성 및 동작에 대해 설명한다.
[웨브 반송 장치의 구성]
먼저, 도 3 및 도 4 를 참조하여, 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 3 은 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 도 4 는 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 평면도이다.
도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 웨브 반송 장치 (1) 는, 연속지, 플라스틱 필름, 금속막 등의 유연한 연속 소재인 웨브 (10) 를 주름 발생이나 슬립을 발생시키지 않고 복수의 롤러 (2) 로 반송하는 것이다.
여기서는, 웨브 반송 장치 (1) 는, 송출부 (100) 에서 권취부 (101) 로 웨브 (10) 를 반송하는 것으로 하고 있다. 또한, 여기서는, 웨브 반송 장치 (1) 는, 복수의 롤러 (2) 와, 카메라 (3) 와, 장력 조정 수단 (4) 과, 얼라이먼트 조정 수단 (5) 과, 롤러 구동 수단 (6) 과, 컨트롤러 (7) 를 구비하고 있다.
롤러 (2) 는, 축을 중심으로 회전함으로써, 웨브 (10) 를 상류에서 하류에 대해 반송하는 것이다. 여기서는, 롤러 (2) 로서, 보조 롤러 (2a) 와, 댄서 롤러 (2b) 와, 가이드 롤러 (2c) 와, 구동 롤러 (2d) 를 구비하고 있다. 또한, 이들 롤러 (2) 는, 각각의 축이 평행하게 되도록 설치되어 있다. 그러나, 각 축의 평행성은 절대적인 것은 아니기 때문에, 후기하는 가이드 롤러 (2c) 의 스큐각을 제어함으로써 평행성을 유지하는 것으로 한다.
보조 롤러 (2a) 는, 그 축 (20a) 의 양단이 웨브 반송 장치 (1) 의 본체에 고정되어, 자체가 구동력을 갖지 않고, 웨브 (10) 를 반송하는 보조적인 롤러이다. 여기서는, 보조 롤러 (2a) 는, 송출부 (100) 로부터 송출되는 웨브 (10) 를 댄서 롤러 (2b) 로 유도하는 역할을 하고 있다.
댄서 롤러 (2b) 는, 그 축 (20b) 의 위치를 조정할 수 있는 롤러로서, 웨브 (10) 에 대한 장력을 발생시키는 것이다. 여기서는, 댄서 롤러 (2b) 는, 후기하는 장력 조정 수단 (4) 에 의해, 축 (20b) 이 설치면에 대해 연직 방향으로 구동됨으로써 웨브 (10) 에 대한 장력을 발생시킨다.
가이드 롤러 (각도 조정 롤러) (2c) 는, 그 축 (20c) 의 일단이 웨브 반송 장치 (1) 의 본체에 고정되어, 타단 (이동단) 의 위치를 조정할 수 있는 롤러이다. 여기서는, 가이드 롤러 (2c) 는, 타단의 위치가 후기하는 얼라이먼트 조정 수단 (5) 에 의해 설치면에 대해 수평 방향으로 조정됨으로써 상류측 롤러와의 축의 평행성을 유지하는 역할을 하고 있다.
구동 롤러 (2d) 는, 그 축 (20d) 이 후기하는 롤러 구동 수단 (6) 에 의해 회전 구동됨으로써 회전하여, 웨브 (10) 와의 마찰력에 의해 웨브 (10) 를 반송하는 것이다. 여기서는, 구동 롤러 (2d) 는, 가이드 롤러 (2c) 로부터 송출된 웨브 (10) 를 권취부 (101) 에 송출하고 있다.
카메라 (촬상 수단) (3) 는, 가이드 롤러 (2c) 에 근접하여 형성되어, 가이드 롤러 (2c) 상에 있어서 반송되는 웨브 (10) 를 촬상하는 것이다. 이 카메라 (3) 에 의해 촬상된 화상은 축차 영상 신호로서 프레임 단위로 후기하는 컨트롤러 (7) 에 출력된다. 이 카메라 (3) 에 의해 촬상된 화상은 컨트롤러 (7) 내에서 해석되어, 웨브 (10) 에 있어서, 주름이 발생하는 전조가 되는 파형이 발생하고 있는지 여부가 판정된다. 이 해석 수법의 설명에 대해서는, 후기하는 컨트롤러 (7) 의 구성의 설명에서 실시한다.
장력 조정 수단 (4) 은, 댄서 롤러 (2b) 의 축 (20b) 의 위치를 조정함으로써 웨브 (10) 의 장력을 조정하는 것이다. 여기서는, 장력 조정 수단 (4) 은, 컨트롤러 (7) 로부터의 구동 신호 (장력 조정 구동 신호) 에 기초하여, 댄서 롤러 (2b) 의 축 (20b) 의 위치를 설치면에 대해 연직 방향으로 동작시킴으로써 웨브 (10) 에 대한 장력을 조정한다. 이 장력 조정 수단 (4) 은, 예를 들어 유압 실린더, 공기압 실린더 등으로 구성할 수 있다.
또한, 여기서는, 장력 조정 수단 (4) 은, 댄서 롤러 (2b) 의 축 (20b) 을 수직 방향으로 조정하고 있는데, 이 방향에 대해서는 이것에 한정되지는 않고, 상류나 하류의 롤러의 배치 등에 의해, 웨브 (10) 에 대한 장력을 조정할 수 있는 방향이면 된다.
또한, 여기서는, 장력 조정 수단 (4) 은, 내부에 장력 센서 (40) 를 구비하고, 장력 센서 (40) 에 의해 웨브 (10) 에 대한 장력을 측정하여, 그 장력을 컨트롤러 (7) 에 출력한다.
얼라이먼트 조정 수단 (5) 은, 가이드 롤러 (2c) 의 축 (20c) 의 스큐각 (미스얼라이먼트각) 을 조정하는 것이다. 여기서는, 얼라이먼트 조정 수단 (5) 은, 컨트롤러 (7) 로부터의 구동 신호 (얼라이먼트 조정 구동 신호) 에 기초하여, 가이드 롤러 (2c) 의 축 (20c) 의 이동단의 위치를 설치면에 대해 수평 방향으로 동작시킴으로써 축 (20c) 의 스큐각을 조정한다. 이 얼라이먼트 조정 수단 (5) 은, 예를 들어 마이크로 나사에 의해 축 (20c) 의 이동단의 위치를 조정하는 것으로 해도 되고, 피에조 소자를 전압, 자기 등에 의해 변형시킴으로써 축 (20c) 의 이동단의 위치를 조정하는 것으로 해도 된다.
또한, 여기서는, 얼라이먼트 조정 수단 (5) 은, 가이드 롤러 (2c) 의 축 (20c) 을 수평 방향으로 조정하고 있는데, 이 방향은 수평 방향에 한정되지는 않고, 가이드 롤러 (2c) 에 대한 웨브 (10) 의 입력 방향을 조정할 수 있는 방향이면 된다.
롤러 구동 수단 (6) 은 구동 롤러 (2d) 의 축 (20d) 을 회전 구동시키는 것으로서, 예를 들어 일반적인 모터이다. 여기서는, 롤러 구동 수단 (6) 은, 컨트롤러 (7) 로부터의 구동 신호 (전원 주파수 신호) 에 기초하여, 구동 롤러 (2d) 의 축 (20d) 을 회전 구동시킨다.
컨트롤러 (7) 는 웨브 반송 장치 (1) 전체를 제어하는 제어 장치로서, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory) 등을 구비한 일반적인 컴퓨터에 의해 실현된다.
여기서, 도 5 를 참조 (적절히 도 3 및 도 4 참조) 하여, 컨트롤러 (7) 의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 5 는 컨트롤러의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
여기서는, 컨트롤러 (7) 는, 기억 수단 (70) 과, 임계 장력 산출 수단 (71) 과, 장력 제어 수단 (72) 과, 화상 해석 수단 (73) 과, 축 각도 제어 수단 (74) 과, 구동 제어 수단 (75) 을 구비하고 있다.
기억 수단 (70) 은, 웨브 (10) 의 물성값이나 구동 정보 등을 기억하는 것으로서, 반도체 메모리, 하드 디스크 등의 일반적인 기억 장치이다.
이 기억 수단 (70) 에 기억되는 웨브 (10) 의 물성값은, 영률, 푸아송비, 웨브 두께, 웨브 폭, 마찰 계수 등, 상기 (1) ∼ (16) 식에 있어서 설명한 웨브 (10) 고유의 값이다.
또한, 기억 수단 (70) 에 기억되는 구동 정보는, 롤러 반경, 웨브 권각, 웨브 반송 속도 등, 상기 (1) ∼ (16) 식에 있어서 설명한 웨브 반송 장치 (1) 를 운전시킬 때의 조건을 나타내는 값이다.
또한, 이들 물성값이나 구동 정보는, 미리 기억 수단 (70) 에 기억해 두어도 되고, 도시를 생략한 키보드 등의 입력 수단을 통해 외부로부터 입력하는 것으로 해도 된다.
또한, 기억 수단 (70) 에는, 후기하는 임계 장력 산출 수단 (71) 에 의해 산출되는 임계값이 기억된다.
임계 장력 산출 수단 (71) 은, 웨브 (10) 의 반송 시에 있어서, 웨브 (10) 에 주름이나 슬립을 발생시키지 않는 조건을 임계 조건으로서 산출하는 것이다. 여기서는, 임계 장력 산출 수단 (71) 은, 임계 상한 장력 산출 수단 (71a) 과, 임계 하한 장력 산출 수단 (71b) 을 구비하고 있다.
임계 상한 장력 산출 수단 (71a) 은, 웨브 (10) 에 주름이 발생할 때의 웨브 (10) 에 대한 장력의 상한값을 산출하는 것이다. 여기서는, 임계 상한 장력 산출 수단 (71a) 은, 기억 수단 (70) 에 기억되어 있는 웨브 (10) 의 물성값이나 구동 정보에 기초하여, 상기 (6) 식에서 설명한 임계 상한 장력 (Twik) 을 산출한다. 이 임계 상한 장력 (Twik) 은 장력 제어 수단 (72) 에 출력된다.
임계 하한 장력 산출 수단 (71b) 은, 웨브 (10) 에 슬립이 발생할 때의 웨브 (10) 에 대한 장력의 하한값을 산출하는 것이다. 여기서는, 임계 하한 장력 산출 수단 (71b) 은, 기억 수단 (70) 에 기억되어 있는 웨브 (10) 의 물성값이나 구동 정보에 기초하여, 상기 (16) 식에서 설명한 임계 하한 장력 (Tslip) 을 산출한다. 이 임계 하한 장력 (Tslip) 은 장력 제어 수단 (72) 에 출력된다.
장력 제어 수단 (72) 은 웨브 (10) 에 대한 장력을 제어하는 것이다. 여기서는, 장력 제어 수단 (72) 은, 댄서 롤러 (2b) 의 축 (20b) 의 위치를 조정함으로써 웨브 (10) 에 대한 장력을 제어한다. 또한, 여기서는, 장력 제어 수단 (72) 은, 초기값 설정 수단 (72a) 과, 측정 장력 입력 수단 (72b) 과, 장력 범위 제어 수단 (72c) 을 구비하고 있다.
초기값 설정 수단 (72a) 은 웨브 (10) 에 대한 장력의 초기값을 설정하는 것이다. 여기서는, 초기값 설정 수단 (72a) 은, 임계 장력 산출 수단 (71) 에 의해 산출된 임계 상한 장력 (Twik) 및 임계 하한 장력 (Tslip) 에 기초하여, 이하의 (17) 식을 만족하는 바와 같은 장력 (To) 을 초기값으로 한다. 예를 들어, 임계 상한 장력 (Twik) 및 임계 하한 장력 (Tslip) 의 평균값을 장력 (To) 으로 한다.
Figure pct00019
측정 장력 입력 수단 (72b) 은, 장력 조정 수단 (4) 의 장력 센서 (40) 에 의해 측정된 웨브 (10) 의 장력을 측정값으로서 입력하는 것이다. 이 측정 장력 입력 수단 (72b) 에 의해 입력된 장력의 측정값은 장력 범위 제어 수단 (72c) 에 출력된다.
장력 범위 제어 수단 (72c) 은, 웨브 (10) 의 장력이 임계 상한 장력 (Twik) 및 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위에 들어가도록 댄서 롤러 (2b) 를 제어하는 것이다.
여기서는, 장력 범위 제어 수단 (72c) 은, 초기값 설정 수단 (72a) 에 의해 설정된 초기값이 웨브 (10) 에 대한 장력이 되도록, 장력 조정 수단 (4) 에 대해 구동 신호 (장력 조정 구동 신호) 를 출력한다. 또한, 장력 범위 제어 수단 (72c) 은, 웨브 (10) 의 반송 중에는, 축차적으로, 측정 장력 입력 수단 (72b) 에 의해 입력된 장력의 범위가 임계 상한 장력 (Twik) 및 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위에 들어가도록, 장력 조정 수단 (4) 에 대해 구동 신호 (장력 조정 구동 신호) 를 출력한다.
화상 해석 수단 (73) 은, 카메라 (3) 에 의해 촬상된 화상의 색 또는 휘도에 기초하여, 당해 화상으로부터 웨브 (10) 상에 발생하는 파형을 검출함과 함께, 미리 정한 좌표계를 기준으로 당해 직선 모양의 방향을 당해 파형의 가이드 롤러 (2c) 에 대한 진입 방향으로서 해석하는 것이다. 여기서는, 화상 해석 수단 (73) 은, 화상 입력 수단 (73a) 과, 파형 검출 수단 (73b) 을 구비하고 있다.
화상 입력 수단 (73a) 은 카메라 (3) 에 의해 촬상된 화상을 입력하는 것이다. 이 화상 입력 수단 (73a) 은, 카메라 (3) 에 의해 촬상된 프레임 단위의 화상을 시계열로 입력하고, 파형 검출 수단 (73b) 에 출력한다.
파형 검출 수단 (73b) 은, 화상 입력 수단 (73a) 으로부터 입력된 화상을 해석함으로써, 웨브 (10) 에 있어서, 주름이 발생하는 전조가 되는 파형과, 그 파형의 가이드 롤러 (2c) 에 대한 진입 방향을 검출하는 것이다.
여기서, 도 6 을 참조하여, 웨브 (10) 에 발생하는 주름과, 그 전조가 되는 파형에 대해 설명한다. 도 6 은 가이드 롤러를 통과하는 웨브 상에 주름이 발생하는 상태를 시계열로 나타내는 도면으로서, 도 6(a) 는 주름이 발생하지 않은 상태, 도 6(b) 는 주름의 전조가 되는 파형이 발생한 상태, 도 6(c) 는 주름이 발생한 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 6 중의 웨브 (10) 에는, 주름을 보기 쉽게 하기 위해 격자 줄무늬를 기입하였다.
도 6(c) 에 나타내는 바와 같은 주름이 발생하기 전에는, 도 6(b) 에 나타내는 웨브 (10) 상에서 물결친 것 같은 파형 (물결침 현상) 이 발생한다. 이 파형은, 방치해 두면 주름으로 성장해 버린다.
그러나, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같은 파형 (물결침 현상) 이 발생한 경우에도, 가이드 롤러 (2c) 의 축 각도를 조정함으로써 이 파형을 감쇠, 소멸시킬 수 있다. 이것은, 도 6(b) 에 있어서의 파형은 웨브 (10) 의 탄성에 의해 원래로 되돌아가기 때문이다.
도 5 로 되돌아와, 컨트롤러 (7) 의 구성에 대해 설명을 계속한다.
도 6 에서 설명한 바와 같이, 주름이 발생하는 경우, 전조가 되는 파형이 미리 웨브 (10) 상에 발생한다. 그래서, 파형 검출 수단 (73b) 은, 카메라 (3) 에 의해 촬상된 화상을 해석함으로써, 도 6(b) 에 나타내는 파형을 검출하는 것으로 한다.
예를 들어, 파형 검출 수단 (73b) 은, 기지의 기술인 허프 변환의 수법을 이용함으로써, 화상 내로부터 직선 모양 (주름이 발생하는 전조가 되는 파형의 직선 모양) 을 검출하여, 그 직선 모양의 방향 (파형의 진입 방향) 을 구한다.
이 웨브 (10) 상에 발생하는 파형은, 화상이 컬러 화상인 경우에는, 미리 정한 색 벡터에 속하는 화소값을 검출함으로써 직선 모양으로서 검출할 수 있다. 또한, 흑백 화상이면, 휘도의 차이에 기초하여 파형을 직선 모양으로서 검출할 수 있다.
또한, 파형 검출 수단 (73b) 은, 허프 변환에 의해 직선 모양의 화소를 x-y 좌표계에서 ρ-θ 좌표계로 변환함으로써 직선 모양의 기울기를 구할 수 있다.
이 파형 검출 수단 (73b) 에 의해 파형이 검출된 취지와, 그 파형의 가이드 롤러 (2c) 에 대한 진입 방향은, 축 각도 제어 수단 (74) 에 출력된다.
축 각도 제어 수단 (74) 은, 파형 검출 수단 (73b) 에 의해 검출된 파형의 진입 방향에 기초하여, 가이드 롤러 (2c) 의 스큐각을 제어하는 것이다. 여기서는, 축 각도 제어 수단 (74) 은, 가이드 롤러 (2c) 에 대한 파형의 진입 방향과, 가이드 롤러 (2c) 의 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 얼라이먼트 조정 수단 (5) 에 대해 구동 신호 (얼라이먼트 조정 구동 신호) 를 출력한다.
여기서, 도 7 을 참조하여, 가이드 롤러 (2c) 에 대한 스큐각의 조정 방향에 대해 설명한다. 도 7 은 웨브 상에 주름의 전조가 되는 파형 (물결침 현상) 이 발생한 경우의 가이드 롤러의 제어 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 여기서는, 카메라 (3) 가 촬상한 화상을 각각 나타내고, 도면 중 위에서 아래 방향으로 웨브 (10) 가 가이드 롤러 (2c) 상에서 반송되고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 7(a) 에서는, 도면 중 우측 위에서 좌측 아래 방향으로 파형이 진입하고 있다. 여기서, 축 각도 제어 수단 (74) 은, 가이드 롤러 (2c) 가 파형의 진입 방향에 대해 직각이 되는 방향인 화살표 A 의 방향으로 스큐각을 제어한다.
도 7(b) 는, 도면 중 좌측 위에서 우측 아래 방향으로 파형이 진입하고 있다. 여기서, 축 각도 제어 수단 (74) 은, 가이드 롤러 (2c) 가 파형의 진입 방향에 대해 직각이 되는 방향인 화살표 B 의 방향으로 스큐각을 제어한다.
또한, 도 7 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 가이드 롤러 (2c) 의 스큐각을 크게 조정하였으나, 실제로는 1 도, 2 도 등의 각도로 서서히 각도 조정을 실시한다.
이로써, 물결침 현상이 없어져 주름 발생을 방지할 수 있다.
도 5 로 되돌아와, 컨트롤러 (7) 의 구성에 대해 설명을 계속한다.
구동 제어 수단 (75) 은, 웨브 (10) 를 반송하기 위해서 롤러 구동 수단 (6) 에 대해 소정 속도를 지시하는 구동 신호 (전원 주파수 신호) 를 출력함으로써, 구동 롤러 (2d) 를 구동시키는 것이다. 또한, 여기서는, 구동 제어 수단 (75) 은, 기억 수단 (70) 에 기억되어 있는 웨브 반송 속도에 기초하여, 구동 신호 (전원 주파수 신호) 를 출력하는 것으로 한다.
또한, 컨트롤러 (7) 는, 컴퓨터를 상기한 각 수단으로서 기능시키는 웨브 반송 제어 프로그램에 의해 동작시킬 수 있다.
이상, 웨브 반송 장치 (1) 의 구성에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이 구성에 한정되지는 않는다. 본 발명은, 가이드 롤러 (2c) 에 의해, 그 직근 (直近) 의 상류의 롤러 (2b) 와의 미스얼라이먼트각을 조정함으로써 웨브 (10) 에 있어서의 주름 발생을 방지한다. 그래서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 웨브 반송 장치 (1) (도 3) 보다 많은 롤러를 구비하는 웨브 반송 장치 (1B) 에 있어서는, 복수의 가이드 롤러 (2c, 2c, …) 와, 그것에 대응하는 카메라 (3, 3, …) 를 구비하고, 각각의 가이드 롤러 (2c) 에 있어서, 직근의 상류의 롤러와의 미스얼라이먼트각을 조정하는 것으로 해도 된다.
[웨브 반송 장치의 동작]
다음으로, 도 9 를 참조 (적절히 도 3, 도 4 및 도 5 참조) 하여, 웨브 반송 장치 (1) 의 동작에 대해 설명한다. 도 9 는 본 발명에 관련된 웨브 반송 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 여기서는, 웨브 반송 장치 (1) 의 동작에 대해, 컨트롤러 (7) 의 동작을 중심으로 설명을 실시한다.
(임계 장력 산출 단계)
먼저, 웨브 반송 장치 (1) 는, 임계 장력 산출 수단 (71) 의 임계 상한 장력 산출 수단 (71a) 에 의해, 웨브 (10) 에 주름이 발생할 때의 웨브 (10) 에 대한 장력의 상한값 (임계 상한 장력 (Twik)) 을 산출한다 (단계 S1). 또한, 웨브 반송 장치 (1) 는, 임계 장력 산출 수단 (71) 의 임계 하한 장력 산출 수단 (71b) 에 의해, 웨브 (10) 에 슬립이 발생할 때의 웨브 (10) 에 대한 장력의 하한값 (임계 하한 장력 (Tslip)) 을 산출한다 (단계 S2).
그리고, 웨브 반송 장치 (1) 는, 장력 제어 수단 (72) 의 초기값 설정 수단 (72a) 에 의해, 임계 상한 장력 (Twik) 과 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위 내에서 웨브 (10) 에 대한 장력의 초기값 (장력 (To)) 을 설정한다 (단계 S3).
또한, 웨브 반송 장치 (1) 는, 장력 제어 수단 (72) 의 장력 범위 제어 수단 (72c) 에 의해, 웨브 (10) 에 대한 장력이 단계 S3 에서 설정된 장력이 되도록, 댄서 롤러 (2b) 를 제어한다 (단계 S4).
이상의 동작에 의해, 웨브 반송 장치 (1) 에 있어서 장력에 관한 초기 설정이 실시된 것이 된다.
그 후, 웨브 반송 장치 (1) 는, 구동 제어 수단 (75) 으로부터 롤러 구동 수단 (6) 에 대해 구동 신호를 출력함으로써 구동 롤러 (2d) 를 회전시켜, 웨브 (10) 를 반송시킨다 (단계 S5). 그리고, 웨브 반송 장치 (1) 는 이하의 장력 제어 단계, 화상 해석 단계 및 축 각도 제어 단계를 실행한다.
또한, 여기서, 동작의 종료가 지시된 경우 (단계 S6 에서, 예) 에는, 웨브 반송 장치 (1) 는 동작을 종료시킨다. 한편, 동작의 종료가 지시되지 않은 경우 (단계 S6 에서, 아니오) 에는 단계 S7 로 진행된다.
(장력 제어 단계)
먼저, 웨브 반송 장치 (1) 는, 웨브 (10) 의 반송 중, 장력 제어 수단 (72) 의 측정 장력 입력 수단 (72b) 에 의해, 장력 조정 수단 (4) 의 장력 센서 (40) 에 의해 측정된 웨브 (10) 의 장력 (T) 을 입력한다 (단계 S7).
그리고, 웨브 반송 장치 (1) 는, 장력 범위 제어 수단 (72c) 에 의해, 웨브 (10) 의 장력 (T) 이 단계 S1 에서 산출된 임계 상한 장력 (Twik) 과, 단계 S2 에서 산출된 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위에 들어가도록, 장력 조정 수단 (4) 에 대해 구동 신호를 출력함으로써, 댄서 롤러 (2b) 의 위치를 연직 방향으로 변화시키도록 제어한다 (단계 S8).
이로써, 도 2 에서 설명한 임계 상한 장력 (Twik) 과 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위인 안정 영역 (ST) 에서, 웨브 (10) 가 반송되게 되어, 웨브 (10) 의 주름 발생이나, 웨브 (10) 의 반송 중의 슬립을 방지할 수 있다.
단, 웨브 (10) 의 물성값에 따라서는, 임계 상한 장력 (Twik) 과 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위가 좁아, 임계 상한 장력 (Twik) 과 임계 하한 장력 (Tslip) 의 범위에서 장력을 계속 제어하기가 곤란한 경우가 있다.
그래서, 이하, 웨브 반송 장치 (1) 는, 가이드 롤러 (2c) 의 미스얼라이먼트각 (스큐각) 을 제어함으로써 주름 발생을 방지한다.
(화상 해석 단계)
먼저, 웨브 반송 장치 (1) 는, 화상 해석 수단 (73) 의 화상 입력 수단 (73a) 에 의해, 카메라 (3) 에 의해 촬상된, 가이드 롤러 (2c) 상에 있어서 반송되는 웨브 (10) 의 화상을 프레임 단위로 시계열로 입력한다 (단계 S9).
그리고, 웨브 반송 장치 (1) 는, 파형 검출 수단 (73b) 에 의해, 주름이 발생하는 전조가 되는 파형 (물결침 현상) 과 그 파형의 직선 모양의 가이드 롤러 (2c) 에 대한 진입 방향을 검출하기 위해서, 단계 S9 에서 입력된 화상을 해석한다 (단계 S10).
여기서, 웨브 반송 장치 (1) 는, 파형 검출 수단 (73b) 에 의해 파형의 직선 모양이 검출되었는지 여부를 판정한다 (단계 S11).
(축 각도 제어 단계)
그리고, 단계 S11 에 있어서, 파형의 직선 모양이 검출된 경우 (예), 웨브 반송 장치 (1) 는, 축 각도 제어 수단 (74) 에 의해, 단계 S10 에서 해석된 파형 (직선 모양) 의 진입 방향과, 가이드 롤러 (2c) 의 축 (20c) 이 직각이 되는 방향으로 축 (20c) 을 움직이도록, 얼라이먼트 조정 수단 (5) 에 대해 구동 신호를 출력함으로써, 가이드 롤러 (2c) 의 스큐각을 제어한다 (단계 S12).
이로써, 도 2 에서 설명한 주름 발생 영역 (WR) 에 들어간 경우에도, 가이드 롤러 (2c) 의 스큐각을 제어함으로써 상태가 안정 영역 (ST) 으로 이행하여, 주름 발생을 방지할 수 있다.
단계 S12 의 동작 후 또는 단계 S11 에 있어서 파형이 검출되지 않은 경우 (아니오), 웨브 반송 장치 (1) 는, 단계 S6 으로 되돌아와, 웨브 (10) 의 반송 중, 동작을 계속한다.
이상의 동작에 의해, 웨브 반송 장치 (1) 는 주름 발생과 슬립을 방지하면서 안정적으로 웨브 (10) 를 반송할 수 있다.
또한, 여기서는, 장력 제어 단계 후에 화상 해석 단계 및 축 각도 제어 단계를 실행하는 것으로 하였으나, 이들 동작의 순서는 반대여도 상관없다. 또한, 각각의 동작을 병렬로 실시하는 것으로 해도 된다. 또한, 임계 장력 산출 단계에 있어서, 단계 S1 과 단계 S2 의 순서는 반대여도 상관없고, 병렬로 동작해도 상관없다.
산업상이용가능성
본 발명에 의한 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램은, 복수의 롤러로 지지하여 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램에 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 롤러에 의해 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치로서,
    상기 웨브를 반송하는 구동 롤러와,
    상기 웨브의 반송 방향에 있어서, 상기 구동 롤러의 전단 (前段) 에 형성되고, 또한 축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러와,
    이 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 상기 웨브를 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 각도 조정 롤러의 축 각도를 조정하는 얼라이먼트 조정 수단과,
    컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러가,
    상기 촬상 수단에 의해 촬상된 촬상 화상으로부터, 상기 웨브 상의 주름의 전조가 되는 상태를 화상으로 인식하는 화상 해석 수단과,
    주름이 발생하지 않도록 상기 얼라이먼트 조정 수단을 제어하는 축 각도 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 장치.
  2. 복수의 롤러에 의해 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 장치로서,
    상기 웨브를 반송하는 구동 롤러와,
    상기 웨브의 반송 방향에 있어서, 상기 구동 롤러의 전단에 형성되고, 또한 축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러와,
    이 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 상기 웨브를 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 각도 조정 롤러의 축 각도를 조정하는 얼라이먼트 조정 수단과,
    컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러가,
    상기 촬상 수단에 의해 촬상된 촬상 화상으로부터, 상기 웨브 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출하여, 상기 웨브 상의 주름의 전조가 되는 상태를 화상으로 인식함과 함께, 당해 직선 모양의 상기 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석하는 화상 해석 수단과,
    이 화상 해석 수단에 의해 해석된 상기 직선 모양의 진입 방향과 상기 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 상기 각도 조정 롤러의 축을 구동시켜, 주름이 발생하지 않도록 상기 얼라이먼트 조정 수단을 제어하는 축 각도 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화상 해석 수단은, 상기 촬상 화상의 색 또는 휘도에 기초하여, 당해 촬상 화상에 있어서 상기 파형의 직선 모양을 검출하고, 미리 정한 좌표계를 기준으로 당해 직선 모양의 방향을 상기 진입 방향으로서 해석하는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러의 하나로서 설치되어, 상기 웨브에 대한 장력을 발생시키는 댄서 롤러와,
    이 댄서 롤러에 의해 발생하는 상기 장력을 계측하는 장력 계측 수단과,
    상기 댄서 롤러를 구동시킴으로써 상기 웨브에 대한 장력을 조정하는 장력 조정 수단을 구비하고,
    상기 컨트롤러가,
    당해 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건을 나타내는 구동 정보와, 상기 웨브의 물성값에 기초하여, 상기 웨브에 있어서 슬립이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 상기 웨브에 주름이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출하는 임계 장력 산출 수단과,
    상기 장력 계측 수단에 의해 계측된 장력이, 상기 임계 하한 장력 및 상기 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록 상기 장력 조정 수단을 제어하는 장력 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 장치.
  5. 복수의 롤러를 구비한 웨브 반송 장치에 있어서의, 시트 형상의 웨브를 반송하는 웨브 반송 방법으로서,
    상기 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건을 나타내는 구동 정보와, 상기 웨브의 물성값에 기초하여, 상기 웨브에 있어서 슬립이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 상기 웨브에 주름이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출하는 임계 장력 산출 단계와,
    상기 웨브에 대한 장력이, 상기 임계 장력 산출 단계에서 산출된 상기 임계 하한 장력 및 상기 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록, 상기 웨브에 대한 장력의 증감을 조정하는 장력 제어 단계와,
    축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 상기 웨브를 촬상한 촬상 화상으로부터, 상기 웨브 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출함과 함께, 당해 직선 모양의 상기 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석하는 화상 해석 단계와,
    상기 화상 해석 단계에서 해석된 상기 직선 모양의 진입 방향과 상기 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 상기 각도 조정 롤러의 축을 구동시키는 축 각도 제어 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 방법.
  6. 복수의 롤러를 구비한 웨브 반송 장치에 있어서, 시트 형상의 웨브를 반송하기 위해서, 컴퓨터를,
    상기 웨브 반송 장치의 미리 정한 구동 조건을 나타내는 구동 정보와, 상기 웨브의 물성값에 기초하여, 상기 웨브에 있어서 슬립이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 하한 장력과, 상기 웨브에 주름이 발생할 때의 상기 웨브에 대한 장력의 임계값인 임계 상한 장력을 산출하는 임계 장력 산출 수단,
    상기 웨브에 대한 장력이, 상기 임계 장력 산출 수단에 의해 산출된 상기 임계 하한 장력 및 상기 임계 상한 장력 사이의 장력이 되도록, 상기 웨브에 대한 장력의 증감을 조정하는 장력 제어 수단,
    축 방향을 조정할 수 있는 각도 조정 롤러 상에서 반송되는 상기 웨브를 촬상한 촬상 화상으로부터, 상기 웨브 상에 발생하는 파형의 직선 모양을 검출함과 함께, 당해 직선 모양의 상기 각도 조정 롤러에 대한 진입 방향을 해석하는 화상 해석 수단,
    상기 화상 해석 수단에 의해 해석된 상기 직선 모양의 진입 방향과 상기 축 방향이 이루는 각이 직각이 되는 방향으로, 상기 각도 조정 롤러의 축을 구동시키는 축 각도 제어 수단
    으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 웨브 반송 제어 프로그램.
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