WO2009066399A1

WO2009066399A1 - ウェブ搬送装置、ウェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラム

Info

Publication number: WO2009066399A1
Application number: PCT/JP2007/073007
Authority: WO
Inventors: Hiromu Hashimoto
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Tokai University Educational System
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US8461562B2; EP2218669B1; KR20100086044A; US20100243698A1; CN101868415B; EP2218669A1; KR101136775B1; EP2218669A4; CN101868415A

Abstract

ウェブの搬送中に生じるしわの発生の前兆を検出し、しわの発生を防止することが可能なウェブ搬送装置を提供することを課題とする。複数のローラ２によってシート状のウェブ１０を搬送するウェブ搬送装置１は、カメラ（撮像手段）３によって撮像された画像から、コントローラ７内の画像解析手段７３によって、ウェブ１０上に発生する波形の直線模様を検出し、しわの前兆となる状態を画像で認識するとともに、当該直線模様のガイドローラ２ｃに対する進入方向を解析し、当該波形を打ち消す方向に（しわが発生しないように）、ガイドローラ（角度調整ローラ）２ｃの軸２０ｃを駆動させ、しわが発生しないようにアライメント調整手段５を制御することを特徴とする。

Description

明細書

ウェブ搬送装置、ウェブ搬^法およびウェブ搬送制御プログラム漏分野

本発明は、複数のローラで支持してシート状のウェブを搬送するウェブ搬送装置、ゥェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラムに関する。背景擺

近年、連続紙、プラスチックフィルム、金属膜等の柔軟な連続素材（以下、ウェブという）を、複数のローラで支持しながら搬送する搬送処理 (ウェブ八ンドリング技術）が、広範囲の産業分野において利用されている。また、最近では、この腿処理技術は、プラスチックフィルムに液晶をコーティングした液晶カラーフィル夕のような高い価値を付加した素材に対しても、利用されている。このような高付加価値素材の需要の増大に伴い、搬送処理技術には、より一層の高速化、高効率化、高精度ィ匕が求められている。

«έ¾、搬送処理技術において、ウェブを安定して搬送する手法として、ゥヱブに対する張力を調 l"る技術が開示されている（例えば、特開 2003— 212406号公報、特開 2000— 143053号公報雜照)。

すなわち、縣は、ゥヱブを搬送する搬送ローラ間に設けたダンサーローラを、油圧や空気圧等の加圧装置によつて、ゥェブの搬送方向に対して垂直方向に移動させることで、ウェブに対する張力を調整し、しわの発生を防止するとともに、スリップが発生しない安定したウェブ搬送を行っていた。しかし、近年、ウェブ搬送速度の高速化に伴い、 ¾έ¾の手法で張力を制御するだけでは、搬送中に生じるしわ等の損傷を！ ^することができないという問題が実に多く発生している。これらの問題は、一般にウェブディフエクトと呼ばれ、広範囲の産業分野において、その防止が必須の擁的課題となっている。

—般に、このしわの原因は、ウェブを搬送する各ローラが亍に配置されていない、いわゆるミスァライメントが原因であると考えられ、人が経験によってローラの配置の調整を行っているのが状である。

このように、人が経験によってローラの配置の調整を行う場合、しわが発生した後にローラの配置の調整を行っていたのでは、液晶カラーフィルタのような高付加価値素材の場合、しわが発生した段階でその素材そのものが価値のないものとなってしまレ、大きな損害となってしまうという問題がある。また、ウェブ搬送時に、しわが発生する前兆を人が経験によって認識し、しわが発生する前にローラの配置の調整を行つていたのでは、生産性がその人の技量に依存することになり、高速化、高効率化が望めないという問題がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ウェブの搬送中に生じるしわの発生の前兆を検出し、しわの発生を防止することが可能なウェブ搬送装置、ウェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラムを提供することを目的とする。発明の開示

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、本発明の第一の態様であるウェブ搬送装置は、複数のローラによってシート状のウェブを搬送するウェブ搬送装置において、駆動ローラと、角度調整ローラと、撮像手段と、ァライメント調整手段と、コントローラと、を備え、前記コントローラが、画像角晰手段と、軸角度制御手段と、を備える。

かかる構成において、ウェブ搬置は、駆動ローラの前段に設けられた軸方向を調整可能な角度調整ローラ上を搬送されるウェブを、撮像手段によって撮像する。そして、ウェブ搬送装置は、コントローラの画像角晰手段によって、撮像画像から、ゥエブ上に発生する波を打ったような波形（波打ち現象）を示す直線模様を検出するとともに、当赚線嫌の角度調整ローラに対する進向を角晰する。この波形は、しわが発生する前兆となるものである。

そして、ウェブ搬纖置は、軸角度制御手段によって、画像角晰手段で晰された直線樹菜の進入方向と角度調整ローラの軸方向とが直角となる方向に、角度調整ローラの軸を駆動させるようにァライメント調醉段を制御する。そして、ゥヱブ搬送装置は、ァライメント調整手段によって、角度調整ローラの軸の角度を調^ る。これによつて、ウェブ搬錢置は、しわが発生する前段階で、その前兆となる波形を減衰させ、しわの発生を防止することができる。

本発明のウェブ搬置においては、さらに、前記画像角晰手段が、前記撮像画像の色または輝度に基づいて、当該撮像画像において前記波形の直線模様を検出し、予め定めた座標系を基準に当 «線の方向を前記進入方向として角晰することを特徵とする。

力かる構成において、ウェブ搬送装置は、画像角科斤手段によって、撮像画像を角晰する際に、撮像画像の色または輝度に基づいて波形の複数の直線難を検出する。また、ウェブ搬送装置は、画像角晰手段によって、この直線樹菜の方向を角晰することで、波形がウェブ上でどの方向に進行しているのかを判定することができる。

本発明のウェブ搬送装置においては、さらに、ダンサーローラと、張力計測手段と、張力調辭段と、を備え、前記コントローラが、臨界張力算出手段と、張力制御手段と、を備える。

力 ^かる構成において、ウェブ搬送装置は、臨界張力算出手段によって、当該ウェブ搬送装置の予め定めた駆動条件（搬送速度等）を示す駆動情報と、ウェブの物性値（ャング率、ポアソン比等）とに基づいて、ウェブにおいてスリップが発生する張力の臨界値である臨界下限張力と、ウェブにおいてしわが発生する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する。

そして、ウェブ搬送装置は、張力計測手段によって、ウェブに対する張力の増減の調整を行うダンサーローラにより発生する張力を計測し、張力制御手段によって、その張力が臨界下限張力および臨界上限張力の間の張力となるようにダンサーローラを駆動する。

これによつて、ウェブに対する張力が臨界下限張力および臨界上限張力の範囲内で制御されることになり、ウェブのしわの発生ゃスリップを防止することができる。本発明の第二の態様であるウェブ搬送方法は、複数のローラを備えたウェブ搬送装置において、シート状のウェブを搬送するウェブ搬送方法であって、臨界張力算出ステツプと、張力制御ステップと、画像餅斤ステップと、軸角度制御ステップと、を含むことを特徴とする。

力、かる手順において、臨界張力算出ステップにおいて、ウェブ搬送装置の予め定めた駆動条件を示す駆動情報と、ウェブの物性値とに基づいて、ウェブにおいてスリツプが発生する際のウェブに対する張力の臨界値である臨界下限張力と、ウェブにしわが発生する際のウェブに対する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する。そして、張力制御ステップにおいて、ウェブの張力が、臨界張力算出ステップで算出された臨界下限張力および臨界上限張力の間の張力となるように、ウェブに対する張力の増減の調整を行う。

そして、画像解析ステップにおいて、軸方向を調整可能な角度調整ローラ上を搬送されるウェブを撮像した撮像画像から、ウェブ上に発生する波形の直線樹藥を検出するとともに、当該直線樹菜の角度調整ローラに対する進入方向を角晰する。

続けて、軸角度制御ステップにおいて、画像角晰ステップで晰された直線嫌の進入方向と前記軸方向とのなす角が直角となる方向に、前記角度調整ローラの軸を駆動する。

本発明の第三の態様であるウェブ搬送制御プログラムは、複数のローラを備えたゥエブ搬送装置において、シート状のウェブを搬送するために、コンピュータを、臨界張力算出手段、張力制御手段、画像解析手段、軸角度制御手段、として機能させる構成とした。

かかる構成において、臨界張力算出手段によって、ゥヱブ搬送装置の予め定めた駆動条件を示す麵情報と、ウェブの物性値とに基づいて、ウェブにおいてスリップが発生する際のウェブに対する張力の臨界値である臨界下限張力と、ウェブにしわが発生する際のウェブに対する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する。

そして、張力制御手段によって、ウェブに対する張力が、臨界張力算出手段で算出された臨界下限張力および臨界上限張力の間の張力となるように、ウェブに対する張力の増減の調整を行う。

そして、画像角晰手段によって、軸方向を調整可能な角度調整ローラ上を搬送されるウェブを撮像した撮像画像から、ウェブ上に発生する波形の直線樹第を検出するとともに、当難線嫌の角度調整ローラに対する進向を角晰する。

続けて、ウェブ搬送制御プログラムは、軸角度制御手段によって、画像角晰手段で角科斤された直線模様の進入方向と軸方向とのなす角が直角となる方向に、角度調整口 —ラの軸を, ¾区動する。

本発明の第一の態様であるウェブ搬送装置によれば、ウェブを搬送する際に、ローラ間のミスァライメントによって発生するしわの前兆となる波形（波打ち現象）を検出し、角度調整ローラの軸の角度（スキュー角）を調整することで、波形を減衰させることができる。これによつて、本発明は、ウェブに対して発生するしわを未然に防止することができる。

また、本発明によれば、画像角晰手段によって、波打ち現象を検出し、その波形を減衰させるため、 ¾έ¾のようにローラの配置の調整に人手を介することがない。これによって、ウェブの生産性を高めることが可能になる。

さらに、本発明によれば、ウェブに発生する波形（波打ち現象）を、ウェブを撮像した撮像画像内で直線樹表を検出することにより行うため、その波形の角度調整口一ラに対する進入方向を的確に ίΗΜすることができ、確実に波形を打ち消す方向に角度調整ローラの軸を駆動させることができる。

本発明によれば、ウェブを搬送する際に、ローラ間のミスァライメントによって発生するしわの前兆となる波形（波打ち現象）を検出し、角度調整ローラの角度（スキユー角）を調整することで、波形を減衰させることができる。さらに、本発明によれば、ウェブに対する張力を、スリップが発生する張力の臨界値である臨界下限張力としわが発生する張力の臨界値である臨界上限張力との間で制御することができるため、ウェブのスリップとしわの発生を防止することができる図面の簡単な説明

第 1図は、ウェブにしわが発生するメカニズムを説明するための説明図である。第 2図は、しわの発生を防止し、ウェブを安定搬送させるための条件を示すグラフ図である。

第 3図は、本発明に係るウェブ搬送装置の概略の構成を示す側面図である。

第 4図は、本発明に係るウェブ搬送装置の平面図である。

第 5図は、本発明に係るウェブ搬難置のコントローラの構成を示- «能プロック図である。

第 6図は、ガイドローラを通過するウェブ上にしわが発生する状態を時系列に示す図であって、（a) はしわが発生していない状態、 (b) はしわの前兆となる波形が発生した状態、（c ) はしわが発生した状態を示している。

第 7図は、ウェブ上にしわの前兆となる波形（波打ち現象）が発生したした場合のガイドローラの制御方法を説明するための説明図である。

第 8図は、本発明に係るウェブ搬送装置の他の構成を示す側面図である。

第 9図は、本発明に係るウェブ腿装置の動作を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について図面を参照して説明する。なお、ここでは、最初に、本願発明者が解明したウェブのしわの発生メカニズムについて、その概略を説明した後に、しわの発生を防止しながらウェブの搬送を行うウェブ搬 M¾置の構成および ®作について順次説明を行う。

[ウェブ搬送中のしわ発生メカニズム]

最初に、第 1図を参照して、ウェブ搬送中にウェブにしわが発生するメカニズムについて説明する。第 1図は、しわ発生のメカニズムを説明するための説明図であって、 ( a) は 2つのローラとウェブとの関係を示した 1見図、 (b) はその側面図、（c ) はその上面図を示している。第 1図では、ウェブ 1 0が、 2つのローラ 2 ( 2 ₁₅ 2 ₂) 上を搬送されている状態を示している。ここでは、上流側のローラ 2 iから下流側のローラ 2 ₂の方向にウェブ 1 0 (図中では透明で示している）が搬送されているものとする。

(しわ発生条件）

まず、ウェブ 1 0の搬送中にウェブ 1 0にしわが発生する条件について説明する。通常、口一ラ 2い 2 ₂が TOに配置されている場合は、ウェブ 1 0にしわは発生しない。しかし、例えば、ローラ 2 ₂が、ローラ 2 に対してゆがみ（スキュー）が発生し、ローラ 2 丄とローラ 2 ₂との間でミスァライメントが、発生した場合、ウェブ 1 0はローラ 2 ₂の接線上で曲げモーメントによるせん断力 S _Fを受ける。ここで、ウェブ 1 0を、上流側のローラ 2 を固定端とする極めて薄いはりと考えると、ウェブ 1 0はせん断力 S _Fを受け、面内でたわもうとする。このときのせん断応力がウェブ 1 0を平板とみなしたときの臨界座屈応力を上回っていれば、スキューが発生したローラ 2 ₂に進入する直前のウェブ 1 0の中央位置に座屈 B_Lが生じ始め、これがしわの発生点となる。

すなわち、ローラ 2 ₂のスキュー角 0が、以下の（1 ) 式に示す臨界ミスァライメント角 0 _{c r}以上となった場合にしわが発生する。【数 1】

ここで、 aはローラ間のスパン [m]、 Lはウェブ幅 [m]、 E_xはウェブ搬送方向のウェブのヤング率 [Pa], σ_χは張力によるウェブ搬送方向の引張応力 [Pa]、 a_zcrは臨界座屈応力 [Pa] をそれぞれ示している。

なお、引張応力 σ_χは、以下の（2) 式で与えられる。

【数 2】

Τ

び.

t (2)

f ここで、 Tはウェブ力 [NZm]、 t_Fはウェブ厚 [m] をそれぞれ示している c また、臨界座屈応力 a_zcrは、以下の（3) 式で与えられる。

【数 3】び

ただし、 a_e，丄ぉょび ^ま、以下の（4) 式で与えられる。

また、 ( 3 )式における整数 iは、以下の（ 5 )式を満たす任意の 1個の整数とする _c 【数 4】

【数 5】 … （5 )

(しわ伝搬条件）

次に、ウェブ 1 0に発生したしわがウェブ 1 0の搬送方向に沿って伝搬する条件について説明する。

通常、しわが発生したゥヱブ 1 0がローラ 2 ₂を通過する際、ローラ 2 ₂に沿って巻かれたウェブ 1 0の臨界座屈応力は、平板の臨界座屈応力に比べてはるかに大きくなることから、ウェブ 1 0とローラ 2 ₂間に大きなせん断力を支持するための十分な摩擦力 F _?が作用していない場合には、ローラ 2 ₂上でウェブ 1 0は座屈せず、しわは消滅する。

しかし、ウェブ 1 0とローラ 2 ₂間に十分な摩擦力 F _Fが作用する場合には口一ラ 2 ₂上でもウェブ 1 0は座屈し続け、しわが伝搬していく。

すなわち、ウェブ 1 0に対する張力が、以下の（6) 式に示す臨界上限張力 T_{w i k} 以上となつた場合にしわが伝搬する。

【数 6】

ここで、はウェブ厚 [m]、はウェブ—ローラ間の摩聽数、 Lはウェブ幅 [m]、 E_xはウェブ搬送方向のウェブのヤング率 [P a], E _zはウェブ幅方向のウェブのャング率 [p _a]、 v _xはウェブ搬送方向のウェブのポアソン比、 v _zはウェブ幅方向のウェブのポアソン比をそれぞれ示している。

なお、摩衞系数^は、以下の（7 ) 式で与えられる。【数 7】

1_ S!2

(7) ここで、 Rはローラ半径 [m]、 Bはゥヱプ巻角 [r ad] である。また、 _Lは以下の（8) 式で与えられる。

【数 8】

ここで、 _cはウェブ—ローラ間の境界摩擦係数、

[m]、 σはウェブ

—ローラ間の表面粗さ [m] をそれぞれ示している。

ただし、表面粗さ σは、以下の（9) 式に示すように、ローラの表面粗さ (^とゥェブの表面粗さ σ _wとの合成値である。

【数 9】び

(9) また、空^? hは、以下の（10) 式で与えられる。

【数 10】

ここで、 7?は空気膜粘度 [Pa · s]、 Tはウェフ^ S力 [N/m]、 kはウェブの透過度 [m²]、 xはウェブ搬送方向座標 [m]、 Uはウェブ搬送速度 [m/s] をそれぞれ示している。なお、ウェブ搬¾^向座標 Xは、巻き角の入口を x =— RB/2、出口を x = RB/2 (-RBX2≤x≤RB/2) とする。また、ウェブ搬送速度 U は、ローラ速度 U_rとウェブ速度 U_wとの加算値 (U_r+U_w) である。このように、ウェブ 10に対する張力 Tが、前記 (6) 式で示した臨界上限張力 T _wik未満であれば、しわは発生しない。しかし、この張力 Tが逆に小さくなりすぎると、ウェブ 10とローラ 2間の摩擦力が低下し、スリップが生じやすくなり、ウェブ 10の搬送が困難になってしまう。そこで、ここでは、スリップが発生しない張力 Tの臨界張力（臨界下限張力） T_sl _ipについて求めておく。一般に、スリップが発生する限界は、以下の（11) 式で表される。【数 11】

[e^ -l)TLR = M_b (l l) ここで、 M_bはベアリングトルクで醜の値であるが、ほとんどの場合 " 0" として扱ってよい。この（11)式により、摩擻系数は、以下の（12)式で表される。【数 12】へ

=

j (12) すなわち、摩擦係数は、張力 Tの関数であることから、臨界下限張力 T_{sl ip}を特徴付ける摩擦係数は、以下に示す（13) 式の関係を満たす。【数 13】

すなわち、臨界下限張力 T_{sl ip}は、前記した（7)式および（8) 式から、以下の (14) 式を満たせばよいことになる。

【数 14】

ここで、ウェブ 10がフィルムゃ金属薄膜のような非透気性の性質を有する場合は、前記 (10)式で k=0である。したがって、空^? hが" 3 σ"の場合、前記 (8) 式より、 njfi となる。この場合、前記（10) 式で k=0とすれば、以下の (15) 式を満たすことになる。

【数 15]

よって、臨界下限張力 T_{sl ip}は、以下の（16) 式により求めることができる。

【数 16】

び、 - 3/2

Tslip = .522/7C7 (16)

ノ

なお、ウェブ 10カ概ゃ布のような透気性の性質を有する場合は、前記 (14) 式を直接ニュートンラフソン法により解いて、臨界下限張力 T_{s x} i _pを求めることができる。

以上の条件を、グラフ化して説明する。第 2図は、しわの発生を防止し、ウェブを

13 W 200 安定搬送させるための条件を示すグラフ図であって、横軸をウェブに対する張力、縦軸をローラのスキュー角（ミスァライメント角）としている。

第 2図に示すように、張力 Tが、前記 ( 1 6)式で算出した臨界下限張力 T_{s l i p}よりも大きく、かつ、前記 ( 6 )式で算出した臨界上限張力 T_{w i k}よりも小さい場合は、しわの発生ゃスリップが発生せず安定してウェブ 1 0を搬送することができる。なお、張力 Tが臨界下限張力 T _s , i _pよりも小さくなつた場合は、スリップが発生し、臨界上限張力 T_{w i k}よりも大きくなつた場合は、しわが発生する。しかし、この場合であっても、ローラ 2 ₂のスキュー角 Θを、前記 ( 1 ) 式で算出した臨界ミスァライメント角 0 _{c r}よりも小さくすることで、しわを発生させずに安定してウェブ 1 0を搬送することができる。

このように、ウェブ搬送において、しわの発生やスリップを発生させずにウェブを安定して搬送させるには、ウェブ 1 0の張力 Tやローラ 2 ₂のスキュ一角 0が、第 2 図のグラフにおいて、スリップ発生領域 S _Lやしわ発生領域 W_rに入らないように、常に安定領域 S _Tに入るように状態を保持する必要がある。

以下、このウェブ 1 0の張力 Tやローラのスキュー角 0を、安定領域 S _T内で動作させることが可能なウェブ搬送装置の構成および ¾/作について説明する。

[ウェブ搬送装置の構成]

まず、第 3図および第 4図を参照して、本発明に係るウェブ搬送装置の構成について説明する。第 3図は、本発明に係るウェブ搬送装置の概略の構成を示す側面図である。第 4図は、本発明に係るウェブ搬纖置の平面図である。

第 3図および第 4図に示すように、ウェブ搬送装置 1は、連続紙、プラスチックフイルム、金属膜等の柔軟な連続素材であるウェブ 1 0を、しわの発生やスリップを発生させずに、複数のローラ 2で搬送するものである。

ここでは、ウェブ搬送装置 1は、送り出し部 1 0 0から巻き取り部 1 0 1へウェブ 1 0を搬送することとしている。また、ここでは、ウェブ搬送装置 1は、複数のローラ 2と、カメラ 3と、張力調整手段 4と、ァライメント調醉段 5と、ローラ駆動手段 6と、コントローラ 7とを備えている。

ローラ 2は、軸を中心に回転することで、ウェブ 1 0を上流から下流に対して腿するものである。ここでは、ローラ 2として、補助ローラ 2 aと、ダンサーローラ 2 bと、ガイドローラ 2 cと、腦¾ローラ 2 dとを備えている。なお、これらのローラ 2は、それぞれの軸が⁵ P亍となるように設置されている。しかし、各軸の ¥ί亍 [生は絶対的なものではないため、後記するガイドローラ 2 cのスキュー角を制御することで平行性を保持することとする。

補助ローラ 2 aは、その軸 2 0 aの両端がウェブ搬送装置 1の本体に固定され自身が駆動力を持たず、ウェブ 1 0を腿する補助的なローラである。ここでは、補助ローラ 2 aは、送り出し部 1 0 0から送出されるウェブ 1 0を、ダンサーローラ 2 b へ導く役割を

果たしている。

ダンサーローラ 2 bは、その軸 2 0 bの位置を調能なローラであって、ウェブ 1 0に対する張力を発生させるものである。ここでは、ダンサーローラ 2 bは、後記する張力調整手段 4によって、軸 2 O bを設置面に対して鉛直方向に駆動されることで、ウェブ 1 0に対する張力を発生させる。

ガイドローラ（角度調整ローラ） 2 cは、その軸 2 0 cの一端がウェブ搬送装置 1 の本体に固定され、他端 (移動端）の位置を調^!能なローラである。ここでは、ガィドローラ 2 cは、他端の位置を後記するァライメント調整手段 5によって設置面に対して水平方向に調整されることで、上流側のローラとの軸の平行性を保つ役割を果たしている。

駆動ローラ 2 dは、その軸 2 0 dを後記するローラ駆動手段 6によって転駆動されることで回転し、ウェブ 1 0との摩擦力によってウェブ 1 0を搬送するものである。ここでは、駆動ローラ 2 dは、ガイドローラ 2 cから送出されたウェブ 1 0を巻き取り部 1 0 1に送出している。

カメラ（撮像手段） 3は、ガイドローラ 2 cに近接して設けられガイドローラ 2 c上において搬送されるウェブ 1 0を撮像するものである。このカメラ 3で撮像された画像は逐次映像信号としてフレーム単位で後記するコントローラ 7に出力される。このカメラ 3で撮像された画像は、コントローラ 7内で角晰され、ウェブ 1 0において、しわが発生する前兆となる波形が発生しているか否かが判定される。この角科斤手法の説明については、後記するコントローラ 7の構成の説明において行う。

張力調整手段 4は、ダンサーローラ 2 bの軸 2 O bの位置を調^ Tることで、ゥェブ 1 0の張力を調整するものである。ここでは、張力調整手段 4は、コントローラ 7 からの駆動信号（張力調整漏信号）に基づいて、ダンサーローラ 2 bの軸 2 O bの位置を設置面に対して鉛直方向に動作させることで、ウェブ 1 0に対する張力を調整する。この張力調整手段 4は、例えば、油圧シリンダ、空赃シリンダ等で構成することができる。

なお、ここでは、張力調整手段 4は、ダンサーローラ 2 bの軸 2 O bを垂直方向に調整しているが、この方向については、これに限定されるものではなく、上流や下流のローラの配置等によって、ウェブ 1 0に対する張力を調整すること力河能な方向であればよい。

また、ここでは、張力調^^段 4は、内部に張力センサ 40を備え、張力センサ 4 0によって、ウェブ 10に対する張力を測定し、その張力をコントローラ 7に出力する。

ァライメント調整手段 5は、ガイドローラ 2 cの軸 20 cのスキュー角（ミスァラィメント角）を調整するものである。ここでは、ァライメント調整手段 5は、コントローラ 7からの駆動信号（ァライメント調整駆動信号）に基づいて、ガイドローラ 2 cの軸 20 cの移動端の位置を設置面に対して水平方向に動作させることで、軸 20 cのスキュー角を調整する。このァライメント調整手段 5は、例えば、マイクロねじによって軸 20 cの移動端の位置を調ることとしてもよいし、ピエゾ素子を電圧、磁気等によって変形させることで軸 20 cの移動端の位置を調^ ることとしてもよい。

なお、ここでは、ァライメント調整手段 5は、ガイドローラ 2 cの軸 20 cを水平方向に調整しているが、この方向は、水平方向に限定されるものではなく、ガイド口ーラ 2 cに対するウェブ 10の入力方向を調整することが可能な方向であればよい。ローラ駆動手段 6は、駆動ローラ 2 dの軸 20 dを回転駆動させるものであって、例えば、一般的なモー夕である。ここでは、ローラ駆動手段 6は、コントローラ 7からの駆動信号（電源周波数信号）に基づいて、駆動ローラ 2dの軸 20dを回転,駆動させる。

コントローラ 7は、ウェブ搬送装置 1全体を制御する制御装置であって、 CPU (C e n t r a 1 Proc e s s i ng Un i t)> RAM (Rand om Ac c e s s Memory) 等を備えた一般的なコンピュータによって実現される。ここで、第 5図を参照（M^ 3図および第 4図参照）して、コントローラ 7の機能構成について説明する。第 5図は、コントローラの構成を示す機能ブロック図である。

ここでは、コントローラ 7は、記憶手段 7 0と、臨界張力算出手段 7 1と、張力制御手段 7 2と、画像角晰手段 7 3と、軸角度制御手段 7 4と、駆動制御手段 7 5とを備えている。

記憶手段 7 0は、ウェブ 1 0の物性値や、駆動情報等を記憶するものであって、半導体メモリ、ノ\一ドディスク等の一般的な記憶装置である。

この記憶手段 7 0に記憶されるウェブ 1 0の物性値は、ヤング率、ポアソン比、ゥエブ厚、ウェブ幅、摩擦係数等、前記 ( 1 )〜（1 6) 式において説明したウェブ 1 0固有の値である。

また、記憶手段 7 0に記憶される駆動情報は、ローラ半径、ウェブ巻角、ウェブ搬送速度等、前記 ( 1 )〜（1 6) 式において説明したウェブ搬送装置 1を運転させる際の条件を示す値である。

なお、これらの物性値や β情報は、予め記憶手段 7 0に記憶しておいてもよいし、図示を省略したキーポード等の入力手段を介して外部から入力することとしてもよい。さらに、記憶手段 7 0には、後記する臨界張力算出手段 7 1で算出される臨界値が記 1意される。

臨界張力算出手段 7 1は、ウェブ 1 0の搬送時において、ウェブ 1 0にしわゃスリップを発生させない条件を臨界条件として算出するものである。ここでは、臨界張力算出手段 7 1は、臨界上限張力算出手段 7 1 aと、臨界下限張力算出手段 7 1 bとを備えている。臨界上限張力算出手段 71 aは、ウェブ 10にしわが発生する際のウェブ 10に対する張力の上限値を算出するものである。ここでは、臨界上限張力算出手段 71 aは、記憶手段 70に記憶されているウェブ 10の物性値や駆動情報に基づいて、前記 (6) 式で説明した臨界上限張力 T_wikを算出する。この臨界上限張力 T_wikは、張力制御手段 72に出力される。

臨界下限張力算出手段 71 bは、ウェブ 10にスリップが発生する際のウェブ 10 に対する張力の下限値を算出するものである。ここでは、臨界下限張力算出手段 71 bは、記憶手段 70に記憶されているウェブ 10の物性値や駆動情報に基づいて、前記（16) 式で説明した臨界下限張力 T_{sl ip}を算出する。この臨界下限張力 T_{sl ip} は、張力制御手段 72に出力される。

張力制御手段 72は、ウェブ 10に対する張力を制御するものである。ここでは、張力制御手段 72は、ダンサ一ローラ 2 bの軸 20 bの位置を調 M "ることで、ゥェブ 10に対する張力を制御する。なお、ここでは、張力制御手段 72は、初期値設定手段 72 aと、測定張力入力手段 72 bと、張力範囲制御手段 72 cとを備えている。初期値設定手段 72 aは、ウェブ 10に対する張力の初期値を設定するものである。ここでは、初期値設定手段 72 aは、臨界張力算出手段 71で算出された臨界上限張力 T_wikおよび臨界下限張力 T_{sl ip}に基づいて、以下の（17) 式を満たすような張力 T₀を初期値とする。例えば、臨界上限張力 T_wikおよび臨界下限張力 T_{sl ip}の平均値を張力 T。とする。

【数 17】

^Tslip ^{< T}o ^{< T}wik … （17)

測定張力入力手段 72 bは、張力調整手段 4の張力センサ 40で測定されたウェブ 1 0の張力を測定値として入力するものである。この測定張力入力手段 7 2 bで入力された張力の測定値は、張力範囲制御手段 7 2 cに出力される。

張力範囲制御手段 7 2 cは、ウェブ 1 0の張力が臨界上限張力 T_{w i k}および臨界下限張力 T_{s l i p}の範囲に収まるように、ダンサーローラ 2 bを制御するものである。ここでは、張力範囲制御手段 7 2 cは、初期値設定手段 7 2 aで設定された初期値が、ウェブ 1 0に対する張力となるように、張力調醉段 4に対して馬隱信号漲力調整駆動信号）を出力する。なお、張力範囲制御手段 7 2 cは、ウェブ 1 0の搬送中は、逐次、測定張力入力手段 7 2 bで入力された張力の範囲が、臨界上限張力 T_{w i k} および臨界下限張力 T_s！； _pの範囲に収まるように、張力調整手段 4に対して睡信号 (張力調整駆動信号）を出力する。

画像角晰手段 7 3は、カメラ 3で撮像された画像の色または輝度に基づいて、当該画像から、ウェブ 1 0上に発生する波形を検出するとともに、予め定めた座標系を基準に当該直線模様の方向を当該波形のガイドローラ 2 cに対する進入方向として解析するものである。ここでは、画像角晰手段 7 3は、画像入力手段 7 3 aと、波形検出手段 7 3 bとを備えている。

画像入力手段 7 3 aは、カメラ 3で撮像された画像を入力するものである。この画像入力手段 7 3 aは、カメラ 3で撮像されたフレーム単位の画像を時系列に入力し、波形検出手段 7 3 bに出力する。

波形検出手段 7 3 bは、画像入力手段 7 3 aから入力された画像を角晰することで、ウェブ 1 0において、しわが発生する前兆となる波形と、その波形のガイドローラ 2 cへの進入方向を検出するものである。

ここで、第 6図を参照して、ウェブ 1 0に発生するしわと、その前兆となる波形とについて説明する。第 6図は、ガイドローラを通過するウェブ上にしわが発生する状態を時系列に示す図であって、 ( a) はしわが発生していない状態、（b) はしわの前兆となる波形が発生した状態、（c ) はしわが発生した状態を示している。なお、第 6 図中のウェブ 1 0には、しわを見やすくするため、格子縞を書き込んでいる。

第 6図（c ) に示すようなしわが発生する前には、第 6図（b) に示すウェブ 1 0 上で波を打ったような波形（波打ち現象）が発生する。この波形は、放置しておけばしわに成長してしまう。

しかし、第 6図（b)に示すような波形（波打ち現象）が発生した場合であっても、ガイドローラ 2 cの軸の角度を調ることで、この波形を減衰、消滅させることができる。これは、第 6図（b) における波形は、ウェブ 1 0の弾性により元に戻るからである。

第 5図に戻って、コントローラ 7の構成について説明を続ける。

第 6図で説明したように、しわが発生する場合、前兆となる波形が予めウェブ 1 0 上に発生する。そこで、波形検出手段 7 3 bは、カメラ 3で撮像された画像を角晰することで、第 6図（b) に示す波形を検出することとする。

例えば、波形検出手段 7 3 bは、翻の技術であるハフ変換の手法を用いることで、画像内から直線樹隶（しわが発生する前兆となる波形の直線樹菜）を検出し、その直線樹菜の方向（波形の進入方向）を求める。

このウェブ 1 0上に発生する波形は、画像がカラー画像である場合は、予め定めた色べクトルに属する画素値を検出することで直線樹菜として検出することができる。また、白黒画像であれば、輝度の差に基づいて波形を直線模様として検出することができる。また、波形検出手段 7 3 bは、ハフ変換により、直線模様の画素を X— y座標系から p— θ座標系に変換することで、直線観の傾きを求めることができる。

この波形検出手段 7 3 bで波形が検出された旨と、その波形のガイドローラ 2じへの進入方向は、軸角度制御手段 7 4に出力される。

軸角度制御手段 7 4は、波形検出手段 7 3 bで検出された波形の進入方向に基づいて、ガイドローラ 2 cのスキュー角を制御するものである。ここでは、軸角度制御手段 7 4は、ガイドローラ 2 cへの波形の進入方向と、ガイドロ一ラ 2 cの軸方向とのなす角が直角となる方向に、ァライメント調整手段 5に対して駆動信号（ァライメント調整駆動信号）を出力する。

ここで、第 7図を参照して、ガイドローラ 2 cに対するスキュー角の調^向について説明する。第 7図は、ウェブ上にしわの前兆となる波形（波打ち現象）が発生したした場合のガイドローラの制御方法を説明するための説明図である。ここでは、力メラ 3が撮像した画像をそれぞれ示し、図中上から下方向にウェブ 1 0がガイド口一ラ 2 c上を搬送されている状態を示している。

第 7図 ) では、図中右上から左下方向に波形が進入している。ここで、軸角度制御手段 7 4は、ガイドローラ 2 cが波形の進入方向に対して直角となる方向である矢印 Aの方向にスキュー角を制御する。

第 7図（b) は、図中左上から右下方向に波形が進入している。ここで、軸角度制御手段 7 4は、ガイドローラ 2 cが波形の進入方向に対して直角となる方向である矢印 Bの方向にスキュー角を制御する。

なお、第 7図では、理解を容易にするため、ガイドローラ 2 cのスキュ一角を大きく調整しているが、実際は、 1度、 2度等の角度で徐々に角度調整を行う。これによつて、波打ち現象が打ち消されしわの発生を防止することができる。第 5図に戻って、コントローラ Ίの構成について説明を続ける。

駆動制御手段 7 5は、ウェブ 1 0を搬送するためにローラ駆動手段 6に対して、所定速度を指示する駆動信号（電源周波数信号）を出力することで、駆動ローラ 2 dを駆動させるものである。また、ここでは、駆動制御手段 7 5は、記憶手段 7 0に記憶されているウェブ搬送速度に基づいて、駆動信号（電源周波数信号）を出力することとする。

なお、コントローラ 7は、コンピュータを前記した各手段として機能させるウェブ搬送制御プログラムにより動作させることができる。

以上、ウェブ搬送装置 1の構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。本発明は、ガイドローラ 2 cによって、その直近の上流のローラ 2 bとのミスァライメン卜角を調整することにより、ウェブ 1 0におけるしわの発生を防止する。そこで、第 8図に示すように、ウェブ搬送装置 1 (第 3図）よりも多くのローラを備えるウェブ搬送装置 1 Bにおいては、複数のガイドローラ 2 c， 2 c , … と、それに対応するカメラ 3， 3 , …とを備え、それぞれのガイド口一ラ 2 cにおいて、直近の上流のローラとのミスァライメント角を調することとしてもよい。

[ウェブ搬送装置の動作]

次に、第 9図を参照（«：第 3図、第 4図および第 5図参照）して、ウェブ搬送装置 1の動作について説明する。第 9図は、本発明に係るウェブ搬送装置の動作を示すフローチャートである。ここでは、ウェブ搬送装置 1の動作について、コントローラ 7の動作を中心に説明を行う。

(臨界張力算出ステツ力まず、ウェブ搬送装置 1は、臨界張力算出手段 71の臨界上限張力算出手段 71 a によって、ウェブ 10にしわが発生する際のウェブ 10に対する張力の上限値（臨界上限張力 T_wik) を算出する（ステップ S l)。さらに、ウェブ搬送装置 1は、臨界張力算出手段 71の臨界下限張力算出手段 71 bによって、ウェブ 10にスリップが発生する際のウェブ 10に対する張力の下限値（臨界下限張力 T_s ,； p) を算出する（ステツプ S2)。

そして、ウェブ搬送装置 1は、張力制御手段 72の初期値設定手段 72 aによって、臨界上限張力 T_wikと臨界下限張力 T_s】 _ipの範囲内で、ウェブ 10に対する張力の初期値（張力 T₀) を設定する（ステップ S3)。

また、ウェブ搬送装置 1は、張力制御手段 72の張力範囲制御手段 72 cによって、ウェブ 10に対する張力がステップ S3で設定された張力となるように、ダンサー口ーラ 2 bを制御する（ステップ S 4 )。

以上の動作によって、ウェブ搬¾¾置 1において張力に関する初期設定が行われたことになる。

その後、ウェブ搬送装置 1は、駆動制御手段 75からローラ駆動手段 6に対して駆動信号を出力することで、馬睡ローラ 2dを回転させ、ウェブ 10を搬送させる（ステツプ S5)。そして、ウェブ搬送装置 1は、以下の張力制御ステップ、画像角晰ステップおよび軸角度制御ステツプを実行する。

なお、ここで、動作の終了が指示された場合（ステップ S 6で Ye s) は、ウェブ搬送装置 1は、動作を終了する。一方、動作の終了が指示されなかった場合（ステツプ S 6で No) は、ステップ S 7に進む。

(張力制御ステツフ。) まず、ウェブ搬送装置 1は、ウェブ 10の搬送中、張力制御手段 72の測定張力入力手段 72 bによって、張力調整手段 4の張力センサ 40で測定されたウェブ 10の張力 Tを入力する（ステップ S 7)。

そして、ウェブ搬送装置 1は、張力範囲制御手段 72。によって、ウェブ 10の張力 Tがステップ S 1で算出された臨界上限張力 T_wikと、ステップ S 2で算出された臨界下限張力 T_{s 1 ip}の範囲に収まるように、張力調整手段 4に対して駆動信号を出力することで、ダンサーローラ 2 bの位置を鉛直方向に変ィ匕させるように制御する（ステツプ S 8)。

これによつて、第 2図で説明した臨界上限張力 T _w i _kと臨界下限張力 T _s！ i _pの範囲である安定領域 S_Tで、ウェブ 10が搬送されることになりウェブ 10のしわの発生や、ウェブ 10の搬送中のスリップを防止することができる。

ただし、ウェブ 10の物性値によっては、臨界上限張力 T_wikと臨界下限張力 T_sl _ipの範囲が狭ぐ臨界上限張力 T_wikと臨界下限張力 T_{sl ίρ}の範囲で張力を制御し続けることが困難な場合がある。

そこで、以下、ウェブ搬送装置 1は、ガイドローラ 2 cのミスァライメント角（スキュー角）を制御することで、しわの発生を防止する。

(画像角晰ステツフ。)

まず、ウェブ搬送装置 1は、画像角晰手段 73の画像入力手段 73 aによって、力メラ 3で撮像された、ガイドローラ 2 c上において搬送されるウェブ 10の画像をフレーム単位で時系列に入力する（ステップ S 9)。

そして、ウェブ搬送装置 1は、波形検出手段 73 bによって、しわが発生する前兆となる波形（波打ち現象）とその波形の直線機第のガイドローラ 2 cへの進入方向を検出するために、ステップ S 9で入力された画像を解析する（ステップ S 1 0 )。ここで、ウェブ搬送装置 1は、波形検出手段 7 3 bによって、波形の直線難が検出されたか否かを判定する（ステップ S 1 1 )。

(軸角度制御ステツフ

そして、ステップ S 1 1において、波形の直線難が検出された場合（Y e s )、ゥエブ搬送装置 1は、軸角度制御手段 7 4によって、ステップ S 1 0で角晰された波形 (直線樹隶）の進入方向と、ガイドロ一ラ 2 cの軸 2 0 cとが直角となる方向に軸 2 0 cを動かすように、ァライメント調整手段 5に対して駆動信号を出力することで、ガイドローラ 2 cのスキュー角を制御する（ステップ S 1 2 )。

これによつて、第 2図で説明したしわ発生領域 W_rに入った場合であっても、ガイドローラ 2 cのスキュー角を制御することで、状態が安定領域 S _T 行し、しわの発生を防止することができる。

ステップ S 1 2の動作後またはステップ S 1 1において波形が検出されなかった場合（N o)、ウェブ搬送装置 1は、ステップ S 6に戻って、ウェブ 1 0の搬送中、動作を, 続する。

以上の動作によって、ウェブ搬送装置 1は、しわの発生とスリップとを防止しながら安定して、ウェブ 1 0を搬送することができる。

なお、ここでは、張力制御ステップの後に画像角科斤ステップおよび軸角度制御ステップを実行することとしたが、これらの動作の順序は逆であっても構わない。また、それぞれの動作を並列で行うこととしてもよい。また、臨界張力算出ステップにおいて、ステップ S 1とステップ S 2との順序は、逆であっても構わないし、並列で動作しても構わない。産業上の利用可能性

本発明によるウェブ搬難置、ウェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラムは、複数のローラで指示してシート状のウェブを搬送するウェブ搬送装置、ウェブ搬¾^ 法およびウェブ搬送制御プログラムに ¾ϋ可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のローラによってシート状のウェブを搬送するウェブ腿装置において、前記ウェブを搬送する駆動ローラと、

前記ウェブの搬送方向において、前記駆動ローラの前段に設けられ、かつ、軸方向を調^ T能な角度調整ローラと、

この角度調整ローラ上を搬送される前記ウェブを撮像する撮像手段と、前記角度調整ローラの軸の角度を調整するァライメント調整手段と、

コントローラと、を備え、

前記コントローラが、

前記撮像手段によって撮像された撮像画像から、前記ウェブ上のしわの前兆となる状態を画像で認識する画像角科斤手段と、

しわが発生しないように前記ァライメント調整手段を制御する軸角度制御手段と、を備えていることを特徴とするウェブ搬送装置。

2. 複数のローラによってシート状のウェブを搬送するウェブ搬送装置において、前記ウェブを搬送する駆動ローラと、

前記ウェブの搬送方向において、前記駆動ローラの前段に設けられ、つ、軸方向を調能な角度調整ローラと、

この角度調整ローラ上を搬送される前記ウェブを撮像する撮像手段と、前記角度調整ローラの軸の角度を調 ¾ "るァライメント調整手段と、

コントローラと、を備え、

前記コント口一ラが、、

前記撮像手段によって撮像された撮像画像から、前記ウェブ上に発生する波形の直線樹藥を検出し、前記ウェブ上のしわの前兆となる状態を画像で認識するとともに、当献線賺の前記角度調整ローラに対する進入方向を角晰する画像角晰手段と、この画像解沂手段で解折された直線 ^の進入方向と前記軸方向とのなす角が直角となる方向に、前記角度調整ローラの軸を駆動させ、しわが発生しないように前記ァライメント調整手段を制御する軸角度制御手段と、

を備えていることを特徴とするウェブ搬送装置。

3. 前記画像角晰手段は、前記撮像画像の色または輝度に基づいて、当 Mil像画像において前記波形の直線樹隶を検出し、予め定めた座標系を基準に当該直線 ffiの方向を前記進入方向として角科斤することを特徴とする請求項 2に記載のウェブ搬送装置。

4. 前記複数のローラの一つとして設置され前記ウェブに対する張力を発生させるダンサ一ローラと、

このダンサーローラにより発生する前記張力を計測する張力計測手段と、前記ダンサ一ローラを駆動させることで前記ウェブに対する張力を調整する張力調整手段と、を備え、

前記コントローラが、

当該ウェブ搬送装置の予め定めた駆動条件を示す駆動情報と、前記ウェブの物性値とに基づいて、前記ウェブにおいてスリップが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界下限張力と、前記ウェブにしわが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する臨界張力算出手段と、

前記張力計測手段で計測された張力が、前記臨界下限張力および前記臨界上限張力の間の張力となるように前記張力調整手段を制御する張力制御手段と、

を備えていることを特徴とする請求項 2または請求項 3に記載のウェブ搬送装置。

5 . 複数のローラを備えたウェブ搬¾¾置における、シート状のウェブを搬送するウェブ搬送方法であって、

前記ウェブ搬送装置の予め定めた,画条件を示す駆動情報と、前記ウェブの物性値とに基づいて、前記ウェブにおいてスリップが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界下限張力と、前記ウェブにしわが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する臨界張力算出ステップと、

前記ウェブに対する張力が、前記臨界張力算出ステツプで算出された臨界下限張力および臨界上限張力の間の張力となるように、前記ウェブに対する張力の増減の調整を行う張力制御ステップと、

軸方向を調能な角度調整ローラ上を搬送されるウェブを撮像した撮像画像から、前記ウェブ上に発生する波形の直線樹菜を検出するとともに、当線模様の前記角度調整ローラに対する進入方向を角晰する画像角晰ステップと、

前記画像解析ステップで解析された直線模康の進入方向と前記軸方向とのなす角が直角となる方向に、前記角度調整ローラの軸を駆動する軸角度制御ステップと、を含んでいることを特徴とするウェブ搬送方法。

6 . 複数のローラを備えたウェブ搬送装置において、シート状のウェブを搬送するために、コンピュータを、

前記ウェブ搬送装置の予め定めた駆動条件を示す駆動情報と、前記ウェブの物性値とに基づいて、前記ウェブにおいてスリップが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界下限張力と、前記ウェブにしわが発生する際の前記ウェブに対する張力の臨界値である臨界上限張力とを算出する臨界張力算出手段、

前記ウェブに対する張力が、前記臨界張力算出手段で算出された臨界下限張力および臨界上限張力の間の張力となるように、前記ウェブに対する張力の増減の調整を行う張力制御手段、

軸方向を調整可能な角度調整ローラ上を搬送されるウェブを撮像した撮像画像から、前記ゥェブ上に発生する波形の直線樹隶を検出するとともに、当線模 f菜の前記角度調整ローラに対する進入方向を角晰する画像斛斤手段、

前記画像角斤手段で角科斤された直線模様の進入方向と前記軸方向とのなす角が直角となる方向に、前記角度調整ローラの軸を馬隱する軸角度制御手段、

として機能させることを特徴とするウェブ搬送制御プログラム。