(57)【要約】      （修正有）【課題】テンションカットロールの前張力と後張力の差に応じて、抱き角を調整できるテンションカットロール装置を提供する。【解決手段】所定の速度で搬送されるウエブＷと、前張力でウエブＷを案内する前ガイドロール１４と、前ガイドロールから案内されたウエブＷを抱いて搬送するテンションカットロール１２と、テンションカットロール１２から搬送されたウエブＷを後張力で案内する後ガイドロール１６と、前ガイドロール１４と後ガイドロール１６をテンションカットロール１２に対して移動させて、テンションカットロール１２がウエブＷを抱く角度を調整する調整部２０，２２と、前張力と後張力から抱き角を計算し、この抱き角になるように調整部２０，２２を制御する制御部３２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度Ｖで搬送されるウエブと、
前張力Ｔ１で前記ウエブを案内する前ガイドロールと、
前記前ガイドロールから案内された前記ウエブを抱いて回転するテンションカットロールと、
前記テンションカットロールから搬送された前記ウエブを後張力Ｔ２（但し、Ｔ１とＴ２とは等しくない）で案内する後ガイドロールと、
前記テンションカットロールを前記速度Ｖで回転させるモータと、
前記前ガイドロール、又は、前記後ガイドロールの少なくともどちらか一方を、前記テンションカットロールに対して移動させて、前記テンションカットロールが前記ウエブを抱く角度を調整する調整部と、
前記前張力Ｔ１と前記後張力Ｔ２から抱き角θ０を計算し、この抱き角θになるように前記調整部を制御する制御部と、
を有するテンションカットロール装置。
【請求項２】
前記制御部は、ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜、有効摩擦係数μ、Ｔ１、又は、Ｔ２の小さい方の張力Ｔ０から抱き角θを計算する、
請求項１に記載のテンションカットロール装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記抱き角θに関して、
θ＝［Ｌｎ｛（ΔＴ／Ｔ０）＋１｝］／μ
から計算する請求項２に記載のテンションカットロール装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記有効摩擦係数μを、前記テンションカットロールと前記ウエブとの間の空気層の厚みｈ０から計算する、
請求項３に記載のテンションカットロール装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記空気層の厚みｈ０に関して、
ｈ０＝０．５８９＊Ｒ｛１２η＊Ｖ／（Ｔ１／Ｌ）｝２／３
から計算する請求項４に記載のテンションカットロール装置。
【請求項６】
前記テンションカットロールの表面合成粗さのＲＭＳ値をσ、静止摩擦係数をμ０とすると、
前記制御部は、前記有効摩擦係数μに関して、
μ＝μ０  （但し、ｈ０＜σである）
μ＝０．５μ０＊（３−ｈ０／σ）    （但し、σ＜＝ｈ０＜３σである）
μ＝０    （但し、ｈ０＝＞３σである）
から計算する請求項５に記載のテンションカットロール装置。
【請求項７】
前記制御部は、計算した前記抱き角θに余裕角度α（但し、３０°＞α＞０°である）を付加して最適抱き角θ０を計算する、
請求項１に記載のテンションカットロール装置。
【請求項８】
前記調整部は、前記前ガイドロール、又は、前記後ガイドロールの少なくともどちらか一方の回転軸と前記テンションカットロールの回転軸が平行になるように維持しつつ、前記前ガイドロール、又は、前記後ガイドロールの少なくともどちらか一方を移動させるアクチュエータを有する、
請求項１に記載のテンションカットロール装置。
【請求項９】
前記調整部は、移動させる前記前ガイドロール、又は、前記後ガイドロールの位置を検出するセンサを有し、前記位置から前記抱き角θを求める、
請求項８に記載のテンションカットロール装置。
【請求項１０】
前記調整部は、前記前ガイドロールと前記後ガイドロールの両方に設けられている、
請求項１に記載のテンションカットロール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンションカットロール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺状のウエブを搬送しながら加工する場合に、例えば加熱装置などから搬出されたウエブの張力を調整する必要がある。そのため、乾燥装置などの出口側にはテンションカットロールが設けられている。
【０００３】
このテンションカットロールは、このテンションカットロールの前方のウエブの張力と、後方の張力とを変化させるために、ウエブを所定の抱き角で抱いて回転することにより、その張力差を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１１７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記テンションカットロールにおいて、調整する張力差は、ウエブの種類や搬送速度などによって変化するが、テンションカットロールにおける抱き角は常に一定であるため、ウエブの搬送が安定しない場合があるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、テンションカットロールの前方の張力と後方の張力との差に応じて、抱き角を調整できるテンションカットロール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、速度Ｖで搬送されるウエブと、前張力Ｔ１で前記ウエブを案内する前ガイドロールと、前記前ガイドロールから案内された前記ウエブを抱いて回転するテンションカットロールと、前記テンションカットロールから搬送された前記ウエブを後張力Ｔ２（但し、Ｔ１とＴ２とは等しくない）で案内する後ガイドロールと、前記テンションカットロールを前記速度Ｖで回転させるモータと、前記前ガイドロール、又は、前記後ガイドロールの少なくともどちらか一方を、前記テンションカットロールに対して移動させて、前記テンションカットロールが前記ウエブを抱く角度を調整する調整部と、前記前張力Ｔ１と前記後張力Ｔ２から抱き角θ０を計算し、この抱き角θになるように前記調整部を制御する制御部と、を有するテンションカットロール装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前張力Ｔ１と後張力Ｔ２から最適な抱き角θを計算し、この抱き角θになるように前ガイドロール、又は、後ガイドロールの少なくともどちらか一方を移動させ、ウエブを安定して搬送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１のテンションカットロール装置の説明図である。
【図２】実施形態２のテンションカットロール装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態のテンションカットロール装置（以下、「本装置」という）１０について図面に基づいて説明する。
【実施形態１】
【００１１】
実施形態１の本装置１０について、図１を参照して説明する。長尺状のウエブＷとしては、例えば、フィルム、金属箔、紙、布帛などである。
【００１２】
（１）本装置１０の構造
本装置１０について図１を参照して説明する。本装置１０は、ウエブＷを熱処理して加熱する熱処理装置の出口側、熱処理装置の入口側、ウエブＷの巻取り装置の入口側、ウエブＷの巻出し装置の入口側、ウエブＷに塗工液を塗工する塗工装置の入口側、又は、塗工装置の出口側に設けられている。
【００１３】
本装置１０は、テンションカットロール（以下、「カットロール」という）１２と、カットロール１２の前方に設けられた前ガイドロール１４と、カットロール１２の後方に設けられた後ガイドロール１６とを有する。カットロール１２の回転軸と前ガイドロール１４の回転軸と後ガイドロール１６の回転軸とは平行に配されている。
【００１４】
カットロール１２は、トルク制御可能なモータ１８によって予め設定された回転速度Ｖで回転する。この回転速度Ｖは、ウエブＷの搬送速度Ｖと同じ速度に設定されている。
【００１５】
前ガイドロール１４は、自ら駆動しない他動ロールであって、前調整部２０によって位置を変更でき、これによりカットロール１２におけるウエブＷの抱き角θを制御できる。前調整部２０は、モータよりなる前アクチュエータ２２と前センサ２４を有し、前アクチュエータ２２が、前ガイドロール１４の回転軸が移動させ、その移動距離は前センサ２４によって検出し、この移動距離と抱き角θが対応している。この対応関係は、予め実験で求めておく。なお、カットロール１２の回転軸と前ガイドロール１４の回転軸とは常に平行維持しつつ移動する。
【００１６】
後ガイドロール１６は、自ら駆動しない他動ロールであって、後調整部２６によって位置を変更でき、これによりカットロール１２におけるウエブＷの抱き角θを制御できる。後調整部２６は、後アクチュエータ２８と後センサ３０とを有し、後アクチュエータ２８が、後ガイドロール１６の回転軸を移動させ、その移動距離は後センサ３０によって検出し、この移動距離と抱き角θが対応している。この対応関係は、予め実験で求めておく。なお、カットロール１２の回転軸と後ガイドロール１６の回転軸とは常に平行維持しつつ移動する。
【００１７】
制御部３２は、モータ１８、前調整部２０、後調整部２６に接続されており、また、パラメータを入力するための入力部３４が設けられている。
【００１８】
上記の本装置１０において、ウエブＷは、搬送速度Ｖで搬送され、前ガイドロール１４の下方を経てカットロール１２の上方を通過し、後ガイドロール１６の下方を通過する。カットロール１２は、ウエブＷを下記で計算する抱き角θで抱いて搬送することによりテンションカットを行う。
【００１９】
（２）最適な抱き角θを求める方法
次に、上記構成の本装置１０を用いて最適な抱き角θ０を求める方法について説明する。まず、下記の説明で用いられるパラメータについて説明する。
【００２０】
「Ｔ１」とは、カットロール１２の前方におけるウエブＷの設定張力（以下、「前張力」という）を意味する。この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。なお、「張力」とは「テンション」と同じ意味である。
【００２１】
「Ｔ２」とは、カットロール１２の後方におけるウエブＷの設定張力（以下、「後張力」という）を意味する。この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。
【００２２】
「ΔＴ」とは、ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜であって張力差（テンションカット量）を意味する。本明細書において、「テンションカット」とは、前張力Ｔ１と後張力Ｔ２との間に張力差ΔＴを設けることをいい、そのため、Ｔ１＝Ｔ２にはならない。
【００２３】
「θ」とは、ウエブＷがカットロール１２に抱かれている角度を意味する。本実施形態では、この最適な抱き角θ０を求める。
【００２４】
「μ」は、カットロール１２とウエブＷの有効摩擦係数を意味する。
【００２５】
「μ０」は、カットロール１２とウエブＷの静止摩擦係数を意味する。この値は、実験で予め求めておき、この具体的な数値を制御部３２に予め記憶しておく。
【００２６】
「ｈ０」は、ウエブＷとカットロール１２の表面との間に存在する空気層の厚みを意味する。
【００２７】
「η」は、空気粘度を意味し、既知であり、この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。
【００２８】
「σ」は、カットロール１２の表面粗さのＲＭＳ値を意味し、既知であり、この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。
【００２９】
「Ｒ」は、カットロール１２の半径を意味し、既知であり、この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。
【００３０】
「Ｌ」は、ウエブＷの幅長さを意味し、既知であり、この具体的な数値は制御部３２に予め記憶しておく。
【００３１】
次に、上記パラメータの関係を示す理論的説明を行う。なお、本実施形態では、Ｔ１＜Ｔ２とする。上記したように、
ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１・・・・（１）
である。オイラーのベルト公式より、
ΔＴ＝Ｔ１＊｛ｅｘｐ（μ＊θ）−１｝  ・・・（２）
となる。（２）式を変形すると、
θ＝［Ｌｎ｛（ΔＴ／Ｔ１）＋１｝］／μ  ・・・（３）
となる。空気層の厚みｈ０は、
ｈ０＝０．５８９＊Ｒ｛１２η＊Ｖ／（Ｔ１／Ｌ）｝２／３  ・・・（４）
である。有効摩擦係数μと空気層の厚みｈ０の間には下記の（５）式のような関係がある。
μ＝μ０  （但し、ｈ０＜σである）
μ＝０．５μ０＊（３−ｈ０／σ）    （但し、σ＜＝ｈ０＜３σである）
μ＝０    （但し、ｈ０＝＞３σである）
・・・（５）
【００３２】
制御部３２が、最適な抱き角θ０を計算する方法について説明する。
【００３３】
まず、制御部３２に入力部３４を用いて前張力Ｔ１と後張力Ｔ２を入力する。
【００３４】
次に、制御部３２は、（１）式を用いてΔＴを計算する。
【００３５】
次に、制御部３２は、（４）式を用いてＴ１とＶとηからｈ０を計算する。
【００３６】
次に、制御部３２は、（５）式を用いて、計算したｈ０とσからμを計算する。
【００３７】
次に、制御部３２は、（３）式を用いて、計算したμとΔＴとＴ１からθを計算する。これにより、前張力Ｔ１と後張力Ｔ２を決めると、抱き角θが決定できる。
【００３８】
次に、制御部３２は、計算した抱き角θに余裕角度αを付加して最適抱き角θ０を計算する。すなわち、
θ０＝θ＋α  ・・・（６）
である、但し、α＝０°〜３０°である。好適にはα＝１５°である。
【００３９】
（３）抱き角θの調整方法
制御部３２は、上記のようにして前張力Ｔ１と後張力Ｔ２から最適抱き角θ０を計算する。制御部３２は、この最適抱き角θ０になるように、前調整部２０における前アクチュエータ２２で前ガイドロール１４の位置を移動させ、後調整部２６の後アクチュエータ２８で後ガイドロール１６の位置を移動させて、カットロール１２におけるウエブＷの抱き角を、最適抱き角θ０に調整する。
【００４０】
（４）効果
以上により、カットロール１２を用いてテンションカットを行う場合に、カットロール１２におけるウエブＷの抱き角を、最適抱き角θ０に調整することにより、ウエブＷがカットロール１２上をスリップしたり、また、カットロール１２の表面と擦れたりすることがなく、安定してウエブＷを搬送できる。
【実施形態２】
【００４１】
次に、実施形態２の本装置１０について図２に基づいて説明する。
【００４２】
実施形態１では、前ガイドロール１４を前調整部２０で移動させ、後ガイドロール１６を後調整部２６で移動させたが、本実施形態では後ガイドロール１６の位置は固定し、前ガイドロール１４の位置のみを前調整部２０で移動させることにより、抱き角θを調整する。
【００４３】
また、実施形態２の変更例としては、前ガイドロール１４の位置を固定し、後ガイドロール１６を後調整部２６で移動させてもよい。
【変更例】
【００４４】
上記各実施形態では、前張力Ｔ１＜後張力Ｔ２で説明したが、これに代えて前張力Ｔ１＞後張力Ｔ２であってもよい。この場合には、（３）式のＴ１に代えてＴ２を用いる。
【００４５】
上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１０・・・本装置、１２・・・カットロール、１４・・・前ガイドロール、１６・・・後ガイドロール、１８・・・モータ、２０・・・前調整部、２６・・・後調整部、３２・・・制御部
【図１】
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【図２】
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