(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを巻取る巻取軸を押圧し前記シートを前記巻取軸に巻き付ける巻取ローラと、
原反ロールを押圧し前記シートを送り出す原反駆動ローラと、
前記巻取ローラと前記原反駆動ローラの間に設けられ、前記シートをそれぞれ押圧し、張架区間を形成するシート送出ローラとシート送入ローラと、
前記シート送出ローラと前記シート送入ローラ間の前記シートの送り速度差により前記張架区間内の前記シートに張力を形成する速度差制御手段と、
前記巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、前記速度差制御手段を制御し、前記原反ロールからの前記シートを小巻にし、小巻シートを形成する速度差処理手段と、
前記速度差処理手段は、前記加速領域において、前記原反ロールと前記シート送出ローラの始動を前記シート送入ローラの始動に対して所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御する
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシート巻取装置において、
前記速度差処理手段は、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を時間の経過とともに小さくなるように制御する、ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシート巻取装置において、
前記シート送出ローラは、前記巻取ローラと前記原反駆動ローラの間に設けられ、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、前記シート送入ローラは前記巻取ローラであり、
前記原反ロールのシート送出量と前記張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御する、
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のシート巻取装置において、
前記シート送出ローラは原反駆動ローラであって、前記シート送入ローラは、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、
前記張架区間形成ローラのシート送出量と前記巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御する
ことを特徴とするシート巻取装置
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート巻取装置において、
前記加速領域において前記シートの送り速度差は一定である、
ことを特徴とするシート巻取装置
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシート巻取装置において、
前記速度差処理手段は、前記小巻シートの円周方向の内部応力又は前記小巻シートの半径に応じて、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を変更して制御する、
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項７】
請求項６に記載のシート巻取装置において、
前記送り速度差の変更量は、経過時間に対し線形近似、又は曲線近似、或いは階段状近似にて得られる、
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項８】
請求項７に記載のシート巻取装置において、
前記送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得る、
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項９】
請求項７に記載のシート巻取装置において、
前記始動の遅れ時間、前記送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習する、
ことを特徴とするシート巻取装置。
【請求項１０】
原反ロールから送出されたシートを巻取る巻取軸を巻取ローラに押圧し、
前記巻取ローラと前記原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間の前記シートの送り速度差制御で張架区間を形成し、
前記巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの前記領域において前記速度差制御をし、前記原反ロールからの前記シートを前記巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、
前記原反ロールと前記シート送出ローラの前記加速領域の始動を前記シート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御する
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシート巻取方法において、
前記安定速領域の前記シートの送り速度差を時間の経過とともに小さくなるように制御する、ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のシート巻取方法において、
前記シート送出ローラは、前記巻取ローラと前記原反ロールの間に設けられ、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、前記シート送入ローラは前記巻取ローラであり、
前記原反ロールのシート送出量と前記張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御する、
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載のシート巻取方法において、
前記シート送出ローラは原反駆動ローラであって、前記シート送入ローラは、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、
前記張架区間形成ローラのシート送出量と前記巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御する
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のシート巻取方法において、
前記加速領域において前記シートの送り速度差は一定である、
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載のシート巻取方法において、
前記小巻シートの円周方向の内部応力又は前記小巻シートの半径に応じて、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を変更して制御する、
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシート巻取方法において、
前記送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得る、
ことを特徴とするシート巻取方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシート巻取方法において、
前記始動の遅れ時間、前記送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習する、
ことを特徴とするシート巻取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にウェブ（ＷＥＢ）と呼ばれる低剛性のプラスチック製などのシートを巻き取るためのシート巻取装置に関し、特に、数１０μｍ以下の極薄シートを、例えば１０ｍ／ｓｅｃ以上の高速に巻き取るのに適したシート巻取装置及びシート巻取方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
極薄のシート状の部材を、しわ等の欠陥がなく、高速に巻き取るための薄膜シート駆動制御方式および装置並びにそれを用いたシート巻取装置は、例えば、以下の特許文献１、２により、既に知られている。
【０００３】
引用文献１なるシート巻取装置では、その後のシート上へのコーティング処理やパターン形成処理等における欠陥の原因となることなどを考慮して、薄膜シートにしわが発生し難いハンドリング方法を提案するものであり、基本的には、シート送入手段（シート送入ローラ）とシート送出手段（シート送出ローラ）との間に区画される、シートが張架される高精度微小張力制御区間を設ける。シート送入手段（シート送入ローラ）側、及び、シート送出手段（シート送出ローラ）側に、それぞれ、押圧ローラを押し付けて回転駆動し、これら押圧ローラの回転量（シート送出搬送量）を制御する。このことにより、当該張架区間において、シート送入量（搬送速度）とシート送出量（搬送速度）に差を設けた状態でシートの搬送を行うことで、シートの張力を、従来よりも高精度に制御し、巻取張力を一定に維持しようとするものである。そして、シート送入手段である原反ロールから送出されるシートを、送出手段（シート送出ローラ）と同期して巻取ローラを回転させ、巻取軸にシートを小巻にして小巻巻取シート(以下、小巻シートという)を製造している。
【０００４】
特許文献２では、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化と、所定の指定時間とに基づいて、当該巻取ロールにおける前記指定時間経過後の温度分布を演算し、演算された温度分布に基づいて巻取ロールの内部応力を演算し、内部応力に基づいて、巻取張力を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８４７４９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
次々と小巻シートを製造する際に、小巻シート毎に、張架区間におけるシート送入量の速度を加速、定速、減速を繰り返して速度差制御をしていた。その場合、特許文献１では、図7に示すように、加速領域Ｅ、定速領域Ｆ、減速領域Ｇにおいて、シート送出量とシート送入量（巻取量）の差の比率が一定の速度差制御を行っていた。しかしながら、特に、加速領域Ｅの極低速領域、特に巻き始めでは、その比率が一定でもその差の絶対値は極微量と小さく、小巻シートへの巻取が速度変動をもたらす外乱に対して不安定になり、しわが発生する課題があった。
【０００７】
また、図８は、固巻状態におけるロール内部の典型的な応力パターンを示し、図８(ａ)は、小巻シートの半径ｒに対して円周(接線)方向応力σｓを、図８(ｂ)は、同じく半径方向応力σｒ（層間圧力）を示したものである（参考文献：入門ウェブハンドリングＰ１６２、図５-６：２０１０年１０月２８日初版発行)。図８(ａ)に示すように、円周方向応力σｓは、コアと最外周の中間付近で極小になり、正の値である引張応力に対し、負の値である圧縮応力にもなり得る。一方、半径方向応力σｒは常に圧縮応力が作用し、その大きさはコアの位置で最大となり、最外周でゼロになる。
【０００８】
図９は、上記の応力パターンを有するロール巻取時に発生する課題を示す図である。図９(ａ)に示すスターディフェクト(菊模様)は、図８に示す円周方向応力σｓが圧縮となる斜線で示す領域で生じる小巻シート（ウェブ）の座屈現象である。従って、円周方向で圧縮応力が発生しないように巻取条件を設定することが重要である。図９(ｂ)に示すテレスコープ(タケノコ)は、ロール巻取時に径方向に外乱を受けた際に、層間圧力が小さく層間スリップで起こる現象である。この現象は、軟巻き状態で生じやすく、これを防ぐには固巻き状態で巻き取るのが望ましい。図９(ｃ)に示すゲージバンドは、小巻シート(ウェブ)の幅方向の厚さにムラが生じる現象である。この現象は、固巻き状態で起こりやすく、これを防ぐには軟巻き状態で巻き取るのが望ましい。
【０００９】
従って、全領域に亘ってしわ無く、安定して巻取り、歩留りを向上させる為に、巻取の進度に応じた張力制御が必要である。上記の課題は、巻取速度の速いほど重要となる。
【００１０】
特許文献２には、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化と、所定の指定時間とに基づく巻取ロールの内部応力に基づいて、巻取張力を制御することが開示されているが、一本の小巻シートの製造時間は数秒であり、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化はない。従って、上記認識を得ることはできない。
【００１１】
本発明の目的は、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、シート巻取装置またはシート巻取方法において、原反ロールから送出されたシートを巻取る巻取軸を巻取ローラに押圧し、巻取ローラと原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間のシートの送り速度差制御で張架区間を形成し、巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの領域において速度差制御をし、原反ロールからのシートを巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、原反ロールとシート送出ローラの加速領域の始動をシート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御することを特徴とする。
【００１３】
また、シート送出ローラは、巻取ローラと原反駆動ローラの間に設けられ、シートを押圧し、張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、シート送入ローラは巻取ローラであり、原反ロールのシート送出量と張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御してもよい。
【００１４】
さらに、シート送出ローラは原反駆動ローラであって、シート送入ローラは、シートを押圧し、張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、張架区間形成ローラのシート送出量と巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御するとよい。
【００１５】
また、加速領域においてシートの送り速度差は一定であってもよい。
さらに、小巻シートの円周方向の内部応力又は小巻シートの半径に応じて、安定速領域のシートの送り速度差を変更して制御してもよい。
【００１６】
また、送り速度差の変更量は、経過時間に対し線形近似、又は曲線近似、或いは階段状近似にて得てもよいし、送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得てもよい。
【００１７】
また、始動の遅れ時間、送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明をなすシート巻取装置の第１の実施形態の全体構成を示す。
【図２】本発明の第１の実施例を示す図で、速度差処理部と、速度差処理部に関連する構成要素を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】実施例２における、巻取状態での小巻シートの半径に対する円周方向応力を示す図である。
【図６】本発明をなすシート巻取装置の第２の実施形態を示し、速度差処理部と、速度差処理部に関連する構成要素を模式的に示した図である。
【図７】小巻シート一巻を生産する全領域において速度差比率が一定に速度差制御する従来技術を示す図である。
【図８】固巻状態におけるロール内部の典型的な応力パターンを示す図である。
【図９】固巻状態に巻取に発生する課題を示す図である。
【図１０】小巻シートの幅方向状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態となるシート巻取装置について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の本実施形態例では、本発明となるシート巻取装置として、低剛性のプラスチックのフィルム状シートなど、一般的にウェブ（ＷＥＢ）と呼ばれるシートを巻き取った原反を所定の幅に切断し、当該原反のシートを所定の長さだけ取り出して巻き直すための、所謂、リワインダに適用した構成を、その一例として説明する。
【００２１】
(第１の実施形態)
まず、図１に、本発明をなすシート巻取装置の第１の実施形態の全体構成を示す。
【００２２】
図１において、符号１０により、その外周表面にウェブ（ＷＥＢ）と呼ばれるシートを巻き取った後、所定の幅に切断された、所謂、原反ローラが示されており、その上方には、上記原反ローラ１０の外周表面に対して押圧して接触する、例えば、金属などの剛体からなる原反駆動ローラ１１が配置されている。即ち、当該原反駆動ローラ１１は、その両端部を、外形略「コ」の字状の支持部材１２により回動可能に取り付けられると共に、隣接して設けられた一対の原反加圧シリンダ１３の働きにより、当該支持部材１２と共に図の上下方向に移動可能であり、もって、原反ローラ１０の外周表面に対して所定の圧力で押圧される。
【００２３】
また、上記支持部材１２に隣接する位置には、原反駆動モータ１４が設けられており、当該モータ１４の出力（回転力）は、例えば、二段に設けられたチェーンベルト（図では、一方のチェーンベルトだけが示されている）を介して、上記原反駆動ローラ１１に伝達されている。即ち、当該モータ１４により、上記原反駆動ローラ１１が回転駆動される（図の矢印を参照）。また、図中の符号１６は、やはり、上記原反ローラ１０の外周表面上に押圧して接触し、当該原反ローラ１０の外周から取り出される原反の搬送と共に回転するように設けられた剥離ローラであり、当該原反ローラ１０の外周から、原反であるシートを所定の角度で取り出す機能を有している。なお、この剥離ローラ１６も、同様に、外形略「コ」の字状の支持部材１７により所定に位置に配置されている。
【００２４】
続いて、上記の構成により原反ローラ１０の外周から取り出されたシート２０は、所謂、中間ローラ３０を介して、所謂、ターレット(TURRET)式のシート巻取部４０に供給される。なお、このターレット式のシート巻取部４０は、基本的には、図に破線で示すように、互いに対向する一対の円盤状の部材４１、４１の間に、複数（本例では８本）のバックアップローラ４２、４２…が独立して自在に回転可能に取り付けられた、所謂、インデックスと呼ばれる装置４３と、その周囲に隣接して設けられた複数（本例では４本）の巻取軸４４、４４…と、張架区間形成ローラであるニップローラ４５と、巻取ローラ４６と、そして、スターホイール５０と呼ばれる、所定の長さで巻終えたロール状のシート（以下、小巻シートとも言う）２１を、順次、上記シート巻取部４０から取り出して排出コンベア６０上に移動するための部材とで構成されている。
【００２５】
上述したインデックス装置４３は、その一例として、図示しない駆動モータ等により、その全体が、図に矢印で示す方向に、一定の角度で、その回転位置を、段階的に（本例では、９０度）、移動することが可能となっている（インデックス機能）。
【００２６】
上述したインデックス装置４３の周囲には、更に、以下のローラが配置されている。  
まず、インデックス装置４３の上部には、図に破線で示すように、巻取先端巻付けローラ４９が配置され、その側部（上記シート２０が供給される側と反対側）には、巻取ローラ４６が設けられている。そして、巻取先端巻付けローラ４９と巻取ローラ４６との中間の位置には、ニップローラ４５が配置されている。また、巻取先端巻付けローラ４９とニップローラ４５との間には、供給されるシート２０を、その供給方向に垂直な方向に、所定の長さで切断するための、所謂、切断刃８０が上下に移動可能に設けられている。なお、ここでは図示しないが、当該切断刃８０と対向する位置（例えば、インデックス装置４３の内側）には、空気を供給されるシート２０に吹き付けるためのブローノズルが配置されている。
【００２７】
上記のニップローラ４５には、例えば、チェーンベルト等を介して、回転駆動用のニップ駆動モータ７２が接続されて所望の回転速度で回転駆動され、更には、その上方に設けられたニップ加圧シリンダ７５の働きにより、供給されるシート２０を間に挟んで、所定の押圧で押し付けられる（図の矢印を参照）ように構成されている。
【００２８】
また、巻取ローラ４６にも、同様に、巻取駆動モータ６２が取り付けられており、これにより、所望の回転速度で回転駆動される。なお、ここでは図示しないが、上記インデックス装置４３を構成する巻取軸４４の内、当該巻取ローラ４６に対向する位置の巻取軸４４を、その内側から外側に向かって押し付けるための、巻取加圧シリンダ６５等からなる加圧手段が設けられている。
【００２９】
更に、上述した巻取先端巻付けローラ４９にも、ここでは図示しないが、当該ローラ４９を巻取軸４４に所定の押圧で押し付けて回転駆動するための加圧シリンダや駆動モータが取り付けられている。
【００３０】
また、図１に示すように、上記原反駆動ローラ１１を回転駆動するための原反駆動モータ１４と上記ニップローラ４５を回転駆動するためのニップ駆動モータ７２とは、前者のシート送出量と後者のシート送入量が同じになるように同期運転制御している。また、ニップ駆動モータ７２と巻取ローラ４６を回転駆動するための巻取駆動モータ６２とは、互いに速度差をもって回転するように制御、即ち、速度差制御が行われる。各駆動軸を速度制御するためのフィードバック量を検出する原反駆動ローラ１１、ニップローラ４５及び巻取ローラ４６のそれぞれ直径をＤ１、Ｄ２及びＤ３とすると、Ｄ１＝Ｄ２＜Ｄ３とし、同期運転制御及び速度差制御をし易くしている。これらの制御は、ここでは図示しないが、例えば、ＣＰＵやメモリ等を備え、高速なデータ転送が可能な制御装置の働きにより行われる。
【００３１】
以下、本願発明の特徴である、張架区間の速度差を制御し、しわ無く小巻シート２１を製造できる速度差処理部について説明する。  
図２は、図１における原反ロール１０ａ、原反ローラ１１及びニップロール４５を有するシート送出手段側と、巻取ローラ４６、巻取軸４４を有するシート送入手段側と、以下に示す実施例１、２における速度差処理部１００を模式的に示した図である。以下の説明における各符号は、経過時間ｔの対する場合は、例えばＣ(ｔ)と示し、一般的に示すときは(ｔ)を付さない。
【００３２】
(実施例１)
まず、本発明の第１の実施例を、図３を用いて説明する。実施例１は、次々と小巻シート２１を製造する際に、加速領域Ｅの極低速領域、特に巻き始めにおける、巻取速度の不安定に対する課題の解決例を示す。図３は、実施例１における小巻シート２１の一巻きにおける経過時間ｔに対する巻取ローラ４６のシート送入速度Ｖｉ(ｔ)と、同期運転制御している送出側ローラである原反駆動ローラ１１、ニップローラ４５のシート送出速度Ｖｏ（ｔ）の変化を示す図である。
【００３３】
次々と小巻シート２１を製造する際に、小巻シート毎に張架区間にシート送入量の速度を加速、定速、減速を繰り返していた。従来では、図７に示すように、加速領域Ｅにおいても速度差比率を一定にして制御していた。加速領域Ｅ、特に動き始めである巻き始めでは、速度差に基づく張力量が小さすぎるために、わずかなスリップ量でも巻取速度が不安定になり、製品的には、しわができ、歩留りが悪くなる。
【００３４】
そこで、実施例１では、加速領域Ｅにおいてシート送出側の同期運転している原反駆動ローラ１１とニップローラ４５の回転開始時間を巻取ローラ４６の回転開始時間より遅延時間Ｔμｓ遅らせ、安定して速度差Ｃを確保する。この結果、巻き始めにおいても、一定の速度差Ｃを確保でき、しわなく、安定してシート２１を小巻に巻取ることができる。遅延時間Ｔμｓは、一定の速度差を与え一定の張力が得られるように定める。
【００３５】
なお、図３では、遅延時間Ｔμｓを遅らせた後、一定の速度差をもって制御したが、起動時に破断等の問題が起きない範囲で速度差を大きくしたり、起動時は一定の速度差を維持するが、その後一旦速度差を大きくしてもよい。  
また、実施例１では、定速領域Ｆ、減速領域Ｇは、従来技術と同じである。
【００３６】
(実施例２)
次に、本発明の第２の実施例は、図８で示した課題に対する如何に速度差を与えるかの解決策を示す。
【００３７】
課題に示したように、スターディフェクトに対しては円周方向に圧縮応力が発生しないように、テレスコープに対して固巻き状態で、ゲージバンドに対しては軟巻き状態で、巻き取ることが重要となる。そこで、まず、実施例２では、図８(ａ)に示す斜線で示す領域で圧縮応力が発生しないように、円周方向応力σｓが引張応力となるように張架区間に速度差Ｃｈを与える。また、実施例２では、図８(ａ)に示す横線で示すよう外側領域では、製造される小巻シートの円周方向応力σｓである引張応力(張力)が大きくなり、一般的に、図１０に矢印で示す幅方向の座屈が起こり難く、しわも発生し難くなる。しかし、一方、小巻シート２１の外形側で巻取後収縮が始まるので、その結果生じるしわを防ぐ必要がある。そのために、この巻取後のしわを防ぐために、テレスコープを発生しない程度に円周方向応力σｓが低くなるように張架区間に速度差Ｃｔを与える。さらに、実施例２では、減速領域Ｇにおける所定期間において、テレスコープが生じさせないように張架区間に最低の速度差Ｃｍを与え、ゲージバンドを発生しないようにする。
【００３８】
巻取ローラ４６に挿入される小巻状態の小巻シート２１に掛かる張力の大きさは、速度差Ｃによってもたらされるものと、小巻シート２１の円周方向の内部応力σｓによってもたらされるものとの和になる。小巻シート２１の半径ｒに係わる張力は、小巻シート２１の円周方向に係る応力σｓにシート２０の円周方向と直交する断面の断面積を掛けた値となる。一方、速度差Ｃによる巻取張力Ｄは、シート２０の弾性率に速度差Ｃによって引き延ばされた長さをかけたものとなる。それ故、小巻シート２１の半径ｒに係わる円周方向応力σｓを評価できれば、小巻シート２１の半径ｒに係わる張力を得ることができる。その張力の変化によって、補正すべき張架区間にかける速度差の補正量を求めることができる。
【００３９】
図４は、実施例２における小巻シート２１一巻きにおける経過時間ｔに対する巻取ローラ４６のシート送入速度Ｖｉ(ｔ)と、同期運転制御している送出側ローラである原反駆動ローラ１１、ニップローラ４５のシート送出速度Ｖｏ(ｔ)の変化を示す図である。図５は、実施例２における、巻取状態での小巻シート２１の半径ｒに対する円周方向応力σｓを示す図である。図４において、速度差Ｃｓは、圧縮応力を起こさせない最大速度差を示し、経過時間ｔｈは、図８(ａ)において、圧縮応力を起こる最大半径位置ｒｈに対応する時間を示す。
【００４０】
実施例２では、圧縮応力を起こさせない速度差Ｃｈと、テレスコープを発生しない程度に円周方向応力σｓが低くなるように与える速度差Ｃｔとを、一直線状に近似している。そして、実施例２では、巻取ロール４６によるシート２０の巻取速度を一定に維持し、シート送入速度Ｖｉを一定にし、同期運転しているニップローラ４５、原反駆動ローラ１１のシート送出速度Ｖｏを変化させている。
【００４１】
なお、シート２０の巻取速度、即ちシート送入速度Ｖｉは、多少変化するが、同期運転している側のシート送出速度Ｖｏを一定にし、巻取ロール４６のシート送入速度Ｖｉを変化させてもよい。この場合、巻取ロール４６のシート巻取速度Ｖｉは一定にならないので、非定速領域となる。定速領域と被定速領域とも加速領域、減速領域から見れば、ほぼ定速と考えられるので、以後、両者を合わせて安定速領域Ｆといい、定速領域と被定速領域とも同じ符号Ｆを付す。
【００４２】
図４に示す実施例２では、安定速領域において巻取速度を一定に維持しているので、結局のところ速度差Ｃを巻取小巻シート２１の半径ｒの増加に応じて、線形に小さくしている。そこで、安定速領域Ｆの最初の経過時間ｔsにおける速度差Ｃ(tｓ)、シート送出速度Ｖｏ(tｓ)、及び、安定速領域の最初の経過時間ｔeにおける速度差Ｃ(ｔe)、シート送出速度Ｖｏ(ｔe)、とすれば、シート送出速度Ｖｉは定速速度Ｖｉ(tｓ)であるから、経過時間ｔにおける速度差Ｃ(ｔ)は式(１)となる。  
Ｃ(ｔ)＝((Ｃ(tｅ)−Ｃ(tｓ))／（ｔe−ｔs)) × (ｔ−ｔs)＋Ｃ(tｓ)   (１)
ただし、Ｃ(tｓ)＝Ｖｉ(tｓ)−Ｖｏ(tｓ)
Ｃ(tｅ)＝Ｖｉ(tｓ)−Ｖｏ(ｔe)
ｔs ≪ｔ≪ｔe
式(１)における速度差の勾配及び初期値は、予め、経験的或いは前述した理論等に基づいてシミュレーションで、データとして取得する。そして、実際の商品生産では、速度差Ｃの勾配及び初期値が安定するまで、得られた結果を基に学習させてもよい。例えば、小巻シート２１の半径方向の中央付近に座屈ができれば、圧縮応力を補正する速度差Ｃｈを大きくする、層間でスリップが発生していれば、より固巻になるよう速度差Ｃｔを調節する。この学習を行うことをより、速度差データの信頼性が高くなり、製品の信頼度も高くなる。
【００４３】
また、実施例２では、安定速領域Ｆの速度差Ｃ(ｔ)は直線近似したが、一点鎖線で示すように、圧縮応力を発生する領域において、圧縮応力を起こさせない一定速度差Ｃｈを与え、その後の小巻シート２１の外形領域において円周方向応力σｓが低くなるように速度差Ｃｔを直線的に変化させてもよい。さらに、曲線近似あるいは階段状近似としてもよい。
【００４４】
実施例２によれば、小巻シート２１の巻取半径ｒが大きくなるにつれて、張架区間の速度差Ｃを小さくしていくことで、小巻シート２１の幅方向に座屈が起こらない、かつ、小巻シート２１にしわを発生させることなく、又は、シート２０を破断させることなく、小巻シート２１を巻取ることができる。
【００４５】
なお、実施例１で示した遅延時間Ｔｓｅｃ、及び、実施例２した安定速領域Ｆにおける式（１）における速度差の勾配及び初期値は、原反ロール１０ａの製造後の経過時間、シート材料、シート材料の厚さ、小巻シート２１の巻取速度等によって異なる。
【００４６】
次に、図２に戻り、上記した実施例１、２における速度差処理部１００の構成を説明する。
巻取張力安定処理部１００は、図１に示すターレット方式のシート巻取装置では、前述したように巻取ローラ４６とニップローラ４５との間では速度差制御を行う速度差制御部１０２、ニップローラ４５と原反駆動ローラ１１との間に同期運転制御を行う同期運転制御部１０３に加え、図３、図４に示す、経過時間ｔにおける速度差Ｃ(ｔ)を決定する速度差設定部１０１とを有する。経過時間ｔは、各小巻シート２１毎にリセットされるタイマ１０５で管理される。
【００４７】
各速度制御は、速度差制御部１０２と同期運転制御部１０３からの速度指令値を、巻取モータ駆動装置６２ｃ、ニップモータ駆動装置７２ｃ及び原反モータ駆動装置１４ｃに入力して巻取駆動モータ６２、ニップ駆動モータ７２及び原反駆動モータ１４を駆動して行われる。この時のフィードバック信号は、径が時間的に変化しない巻取ローラ４６、ニップローラ４５及び原反駆動ローラ１１の外周の移動量を検出する巻取エンコーダ６８、ニップエンコーダ及び原反エンコーダ１８で検出される。また、各ローラは、それぞれ巻取加圧シリンダ６５、ニップ加圧シリンダ７５及び原反加圧シリンダ１３で、それぞれ対抗するする巻取軸４４、バックアップローラ４２及び原反ロール１０ａに押圧６５ａ、７５ａ、１３ａされているので、各速度制御は高精度にかつ安定して行われる。
各速度制御は、例えば２μｓ毎に高速で行うために、速度差制御部１０２及び同期運転制御部１０３と、各エンコーダ及び各モータ駆動装置間との間は、高速のデータ転送を可能とする高速通信で行う。
【００４８】
メモリ１０４には、シートの材料、処理速度等に対して、遅延時間Ｔ、安定速領域Ｆにおける速度差の初期値及び勾配等が格納されている速度差変更データ１０４ａ、及び、巻取速度データ１０４ｂが既に記憶され、原反ロール１０ａの製造後の経過時間データ１０４ｃが入力されている。速度差設定部１０１は、各小巻シート２１毎に、加速領域Ｅではシート送出側の回転開始時間をＴμｓ遅らせ、一定の速度差Ｃを、安定速領域Ｆではタイマによる時間経過ｔの管理のもと、式(１)に示す速度差Ｃ(ｔ）を有する速度差を、及び、減速領域Ｇでは速度差比率が一定になるように速度差Ｃを、それぞれ設定し、速度差制御部１０２に入力する。速度差制御部１０２は、速度差設定値と巻取速度データ１０ｂとから各駆動系の速度指定値を計算し、各モータ駆動装置に出力する。そして、速度差制御及び同期運転制御が行われる。
【００４９】
数１０μｍ以下の厚さの薄い低剛性のプラスチック製のフィルム状のシート２０を、２１ｍ/ｓｅｃの巻取速度でしわを発生させることなく巻取ることができた。
【００５０】
以上、実施例１では、実施形態１のシート巻取装置において、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。
【００５１】
(第２の実施形態)
図６に、本発明となるシート巻取装置の第２の実施形態の全体構成を示す。  
実施形態２は、図６で示す所謂ドラム式のシート巻取装置に対して、本発明を適用した例で、速度差処理部１１０と、巻取張力に関連する構成要素を模式的に示した図である。図６において、機能が同じ構成については、図２と同じ符号を付している。
【００５２】
ドラム式のシート巻取装置が図１のターレット式のシート巻取装置と異なる点は、次の点である。第１に、図１のターレット式の駆動軸を有するニップローラ４５とバックアップローラ４２の代わりに、それぞれ駆動軸のない張架区間形成ローラとなるニップローラ４５と駆動軸を有する径の大きいシート巻付ドラム７０とが設けられる。即ち、張架区間がシート送出ローラである原反駆動ローラ１１と、シート送入ローラであるニップローラ４５（巻付ドラム７０）との間に形成されている。従って、速度差制御は、速度差制御部１０２からの速度指令値を、原反モータ駆動装置１４ｃ及びドラムモータ駆動装置７６ｃに入力して原反駆動モータ及びドラム駆動モータ７６を駆動して行われる。
【００５３】
第２に、シート巻取は、シート巻付ドラム７０によってニップローラ４５のシート送入量と同じ量巻き取る巻取軸４４で行われる点である。第３は、張架区間がニップローラ４５（巻付ドラム７０）と原反駆動ローラ１０との間に形成されているので、実施例１でいう同期運転制御が不要となる点である。即ち、速度差制御部１０２までの処理は、実施例１と同じである。
【００５４】
実施形態２のドラム式シート巻取装置は、実施形態１のターレット式シート巻取装置と上記のような違いがあるものの、原反ローラ１０ａが負荷となり小巻シート２１の巻き初めの極低速領域における巻取が不安定になる課題、小巻シート２１の巻取半径ｒが大きくなることによる課題は同じである。
【００５５】
従って、実施形態１で示した実施例１、２を、実施形態２のドラム式のシート巻取装置にも適用できる、実施形態１のターレット式と同様に、小巻シート２１を歩留りよく生産できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。
【００５６】
以上のように本発明の実施の態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０：原反ローラ                        １０ａ：原反ロール
１１：原反駆動ローラ                    １２：支持部材
１３：加圧シリンダ                      １４：原反駆動モータ
１４ｃ：原反モータ駆動装置              １６：剥離ローラ
１７：支持部材                          １８：原反エンコーダ
１９：リニアスケール                    ２０：シート
２１：小巻シート                        ３０：中間ローラ
４０：ターレット(TURRET)式シート巻取部  ４２：バックアップローラ
４３：インデックス装置                  ４４：巻取軸
４５：ニップローラ                      ４６：巻取ローラ
４９：巻取先端巻付けローラ              ５０：スターホイール
６０：搬出コンベア                      ６２：巻取駆動モータ
６２ｃ：巻取モータ駆動装置              ６５：巻取加圧シリンダ
６８：巻取エンコーダ                    ７０：シート巻付ドラム
７２：ニップ駆動モータ                  ７２ｃ：ニップモータ駆動装置
７５：ニップ加圧シリンダ                ７６：ドラム駆動モータ
７６ｃ：ドラムモータ駆動装置            ７８：ニップエンコーダ
８０：切断刃                            １００、１１０：速度差処理部
１０１：速度設定部                      １０２：速度差制御部
１０３：同期運転制御部                  １０４：メモリ
１０４ａ：速度差変更データ              １０４ｂ：巻取速度データ
１０４ｃ：製造後の経過時間データ        １０５：タイマ
Ｃ：速度差張力                          Ｅ：加速領域
Ｆ：安定速領域                          Ｇ：減速領域
Ｄ：巻取張力                            Ｖｉ、Ｖｉ(ｔ)：シート送入速度
Ｖｏ、Ｖｏ(ｔ)：シート送出速度          ｒ：小巻シートの半径方向
Ｔ：遅延時間                            ｔ：小巻シート製造時の経過時間
σｒ：半径方向応力                      σｓ：円周方向応力
【要約】
【課題】本発明は、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、シート巻取装置またはシート巻取方法において、原反ロールから送出されたシートを巻取とる巻取軸を巻取ローラに押圧し、巻取ローラと原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間のシートの送り速度差制御で張架区間を形成し、巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの領域において速度差制御をし、原反ロールからのシートを巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、原反ロールとシート送出ロールの加速領域の始動をシート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせる、ことを特徴とする。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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