(57)【要約】  ウェブ搬送システムを通過するウェブ材料のウェブ張力を、張力ゾーンの始点と終点を画定する駆動ローラに連結された位置センサを用いてリアルタイムで測定する。ローラの位置センサは、張力ゾーンに存在するウェブ材料に付加され、差し引かれたウェブ材料ひずみ量に関する情報を提供する。組み合わされて、張力ゾーンに存在するウェブ材料の現在の非緊張量の見積もりを提供する、サンプル期間に張力ゾーンに付加され、差し引かれ、存在するウェブ材料の量がウェブ材料の非緊張量へ変換される。張力ゾーンの長さは固定されていて、しかも分かっているため、ウェブ材料の張力は、張力ゾーンのウェブ材料の現在の非緊張量から測定される。
2007515360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
張力ゾーンであるウェブ材料のセグメントの張力をリアルタイムで計算することと、
前記張力ゾーンにおける前記張力の関数として、第１のローラについての第１のアクチュエータ制御信号を制御することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記張力ゾーンにおける前記張力の関数として、第２のローラについての第２のアクチュエータ制御信号を制御することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記張力ゾーンが、前記第１のローラと前記第２のローラとの間のウェブ材料の前記セグメントに対応し、
前記第１のローラが、前記第１のアクチュエータ制御信号により第１の所望の速度で駆動され、
前記第２のローラが、前記第２のアクチュエータ制御信号により第２の所望の速度で駆動される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ウェブ材料のセグメントの張力を計算することが、
始点と終点とを有する期間中に前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張長さを測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張長さの関数として、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
セグメントの張力を計算することが、
前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量との関数として、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することと、
を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
セグメントの張力を計算することが、
前記期間中に前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することと、
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することが、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを組み合わせて、前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の量を測定することと、
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記量を、前記張力ゾーンの長さで除算して、前記ウェブ材料の現在のひずみを測定することと、
前記ウェブ材料の前記ひずみを張力に変換することと、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
張力を計算することが、
前記第１のローラの位置を示す位置信号を位置センサから受信することと、
前記位置信号の関数としてリアルタイムで前記張力を計算することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のローラの位置を示す位置信号を位置センサから受信することをさらに含み、
前記ウェブ材料の前記非緊張量を測定することが、前記第１のローラの前記位置と上流側張力ゾーンについての張力値との関数として、前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量を測定することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記張力ゾーンについて事前に測定した張力値を用いて測定される、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第２のローラの位置および前記張力ゾーンについて事前に測定した張力値を用いて測定される、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記張力を用いて、下流側張力ゾーンに付加されるウェブ材料の量を測定する、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
始点と終点とを有する期間における前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することとにより、
前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の張力を計算すること、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ウェブ材料の製造システムにおいて第１のローラの位置を示す位置信号を受信することと、
前記位置信号に基づいて前記第１のローラと第２のローラとにより画定されるゾーン内での前記ウェブ材料の長さの変化を計算することと、
前記長さの変化に基づいて前記ウェブ材料の特性を計算することと、
前記ウェブ材料の前記計算された特性を出力することと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記出力された計算された特性が、オペレータに対して表示される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウェブ材料の前記計算された特性に基づいて、アクチュエータ制御信号を制御することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記アクチュエータ制御信号が、前記第１のローラの速度を変える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アクチュエータ制御信号が、前記第２のローラの速度を変える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記アクチュエータ制御信号が、前記第１のローラと前記第２のローラとの間のスパン長さを変える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
長さの変化を計算することが、
前記位置信号に基づいて任意の期間にわたる前記第１のローラの位置の変化を測定することと、
前記第１のローラの前記測定した位置の変化に基づいて、前記ゾーン内での前記ウェブ材料の長さの変化を計算することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記特性が、前記ウェブ材料の張力、前記ウェブ材料のモジュラス、前記ウェブ材料の幅および前記ウェブ材料の厚さのうちの、一つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
特性を計算することが、
始点と終点とを有する期間中に前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを組み合わせて、前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでのウェブ材料の量を測定することと、
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記量を、前記張力ゾーンの長さで除算して、前記ウェブ材料の現在のひずみを測定することと、
前記ウェブ材料の前記ひずみを前記特性に変換することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第１のローラの位置と前記期間の前記終点における近接する上流側張力ゾーンについての張力値とを用いて測定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定した張力値を用いて測定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第２のローラの位置と前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定した張力値とを用いて測定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記張力を用いて、近接する下流側張力ゾーンに付加されるウェブ材料の量を測定する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
始点と終点とを有する期間における前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することとにより、
前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の張力を計算すること、
を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
プログラマブルプロセッサに、
第１のローラの位置に対応する第１の位置を受信させ、
第２のローラの位置に対応する第２の位置を受信させ、
前記第１の位置および前記第２の位置を用いてリアルタイムでウェブ材料のセグメントのパラメータを計算させるための、指示を含む、
コンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項２９】
ウェブ材料のセグメントのパラメータを計算することが、
始点と終点とを有する期間中に前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記パラメータを測定することとを含む、請求項２８に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３０】
前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記パラメータを測定することが、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを組み合わせて、前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の量を測定することと、
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンの前記ウェブ材料の前記量を、前記張力ゾーンの長さで除算して、前記ウェブ材料の現在のひずみを測定することと、
前記ウェブ材料の前記ひずみを前記パラメータに変換することと、
を含む、請求項２９に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３１】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第１のローラの位置と前記期間の前記終点における近接する上流側張力ゾーンについてのパラメータ値とを用いて測定される、請求項２８に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３２】
前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定したパラメータ値を用いて測定される、請求項２８に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３３】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第２のローラの位置と前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定したパラメータ値とを用いて測定される、請求項２８に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３４】
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンの前記パラメータを用いて、近接する下流側張力ゾーンに付加されるウェブ材料の量を測定する、請求項２８に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３５】
前記方法は、
始点と終点とを有する期間における前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記近接する下流側張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記パラメータを測定することとにより、
前記近接する下流側張力ウェブでの前記ウェブ材料の前記パラメータを計算すること、
を更に含む、請求項３４に記載のコンピュータ読取り可能な媒体。
【請求項３６】
各々がウェブ搬送システムにおける個々のローラに連結されて、それぞれの位置信号を生成する少なくとも２つの位置センサと、
前記２つの位置信号に基づいてウェブ材料の張力を計算するとともに、該計算された張力に基づいてアクチュエータ制御信号を出力するコントローラモジュールと、
を含むシステム。
【請求項３７】
前記コントローラモジュールが、前記少なくとも２つの位置センサに連結される前記複数のローラにより形成された張力ゾーンにおいて、前記ウェブ材料の前記張力を計算する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
始点と終点とを有する期間における前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間の前記始点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記期間における前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の非緊張量を測定することと、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれた前記ウェブ材料の前記非緊張量とを用いて、前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することとにより、
前記コントローラモジュールが前記ウェブ材料における前記張力を計算する、
請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記期間の前記終点における前記ウェブ材料の前記張力を測定することが、
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量と、前記張力ゾーンから差し引かれる前記ウェブ材料の前記非緊張量とを組み合わせて、前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の量を測定することと、
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記量を、前記張力ゾーンの長さで除算して、前記ウェブ材料の現在のひずみを測定することと、
前記ウェブ材料の前記ひずみを張力に変換することと、
を含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第１のローラの位置と前記期間の前記終点における近接する上流側張力ゾーンについての張力値とを用いて測定される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記張力ゾーンでの前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定した張力値を用いて測定される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の前記非緊張量が、前記第２のローラの位置と前記期間の前記始点における前記張力ゾーンについての予め測定した張力値を用いて測定される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４３】
前記期間の前記終点における前記張力ゾーンの前記張力を用いて、近接する下流側張力ゾーンに付加される前記ウェブ材料の量を測定する、請求項３９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造プロセス内でウェブの張力を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙、フィルム、テープ等を製造するのに用いる製造システムのような連続フィード製造システムは、ローラ、鋳造ホイール、プーリ、ギア、プルローラ、押出し機、ギアポンプ等といった１つ以上のモータ駆動回転可能メカニカルコンポーネントを含むことが多い。これらのシステムは、モータを噛み合せ、所定の速度でモータを駆動する制御信号を出力する電子コントローラを含むことが多い。代表的なコントローラは、モータの速度をモニターし、出力信号を調整して、検出されたエラーを補償する精密閉ループ制御回路を含むことが多い。
【０００３】
ウェブ張力は、ウェブ系製品の製造および取扱いにおいて最も重要なパラメータの一つである。ウェブ張力は、通常、連続フィード製造システム内の一組の駆動ローラを移動するウェブ材料の速度の変化に関係する。従来の張力センシング装置は、引張り荷重をかけたひずみ変化を高めるために機械加工された、物理的ビームまたは構造に装着された様々な種類のひずみゲージを用いる。代表的な構成は、構造の釣り合った力へとウェブの張力を変換する角度でウェブでラップされたローラを用いるものである。これらの力は、今度は、ゲージにひずみを誘導して、張力測定を可能とさせる。
【０００４】
これらの張力−センシング装置は、精度を改善するための装着方法およびビームまたはゲージ設計方法とは異なる。多くの用途について、引掻き、傷、汚れ、その他表面仕上げ欠陥を招く恐れがあるため、表面と接触しないことがウェブの特徴から必要とされるので、ローラに必要なラッピングが行えない。更に、小さなラップ角度だと、表面トラクションおよびウェブによりローラを駆動する能力が減じて、材料の引掻きの可能性が増大する。ラミネート製品は、従来の張力センサのローラで曲げることによる不均一な経路長のために、相対的な層クリープを有する。厚い、または多層構造製品の曲げは、層剥離のような欠陥を引き起こす可能性がある。
【０００５】
場合によっては、必要なラップを得る幾何形状が、ウェブの特徴または製造環境の空間限定により得られ難い、または得るのが不可能である。高精度張力センサを用いると、この角度は減じるが、それでも大きな制限がある。更に、小さなラップ角度だと、表面トラクションおよびウェブによりローラを駆動する能力が減じて、材料の引掻きが増大する。
【０００６】
他の例を挙げると、速度の変化を用いて、連続フィード製造システム内のウェブ張力の凡その長期平均が測定されてきた。ドロー制御と呼ばれるこの概念は、周知であり、長年にわたってウェブ取扱いシステムに用いられてきた。ドロー制御は、十分高速のウェブ速度で、十分に長い測定期間にわたって張力を見積もることができるが、ウェブ張力をリアルタイムで測定することはできない。このように、ドロー制御は、ウェブ張力を制御因子として利用する制御用途には有用ではなかった。更に、ドロー制御は、元々、開ループ方針であり、すなわち、ロールの速度は制御するが、張力は、ドローから常に推定され、測定されたドローに基づいて十分な精度で制御されることはない。具体的には、ドロー技術は、システムを通過する際の実際のウェブ材料速度に関する仮定を行うものである。このように、速度、張力およびその他ウェブ材料パラメータに関係するウェブの動きに関する位置情報は得られない。ウェブ張力および関連パラメータのリアルタイムの見積もりは、従って、必要な情報がローラおよびその他システムコンポーネントから得られないため、ドローを用いて測定されない。本発明は、従来技術のこれらの制限を克服しようとするものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
広くは、本発明は、ウェブ搬送システム内でのウェブ張力およびモジュラスを測定する技術に関する。より具体的には、高解像度位置フィードバックセンサを用いたリアルタイムでの、ウェブ搬送システムの１つ以上のスパン内で各ウェブ張力を計算する技術が記載されている。
【０００８】
従来の張力センサを用いて、ウェブ搬送システム内の上流スパン内の張力を物理的に測定する。以前のプロセスからのウェブのひずみの既存のレベルは通常知られていないため、初期の直接張力測定が必要とされる。ひずみの実際の値が分かっていた場合には、直接用いることができた。下流スパン内のウェブ張力は、上流で測定されたウェブ張力および位置フィードバックセンサから受信した位置信号に基づいてリアルタイムで計算される。特に、張力センサから下流の２本のローラ間のスパンについてのウェブ張力は、上流で測定されたウェブ張力およびローラ内の位置センサから受信した位置信号に基づいてリアルタイムで計算される。例えば、コントローラは、位置センサから位置信号を受信し、スパン内のウェブの量の変化を連続的に測定する。材料の量および上流で測定されたウェブ張力の変化に基づいて、コントローラは、下流スパンについてウェブ張力を計算する。
【０００９】
コントローラは、このプロセスを適用して、単一の張力センサのみを用いてウェブ搬送システム内の複数の下流スパンについてウェブ張力を計算する。更に、速度および位置制御のために、最新のウェブ搬送システムでは高解像度センサを用いることが多い。従って、本明細書に記載した技術によって、追加のハードウェアを用いることを必要とせずに、ウェブ張力をリアルタイムで測定することができ、これによって、多数の市販の張力センサ、追加で必要とされる任意のローラ、ウェブ経路の修正、および据え付けに関るコストが削減される。例えば、記載した技術は、ウェブ搬送システムの駆動システムを実行するソフトウェア、または工業ネットワークを介して駆動システムと通信するリモートコントローラで主に実施される。
【００１０】
更に、これら技術を変形構成に適用して、リアルタイムでウェブ特性を直接計算する能力を与えてもよい。例えば、これら技術を適用して、モジュラス、厚さ、面積またはその他特性のようなウェブ特性を計算してもよい。
【００１１】
一実施形態において、本発明は、ウェブ搬送システム内でセンシングされるウェブ張力およびモジュラスの制御方法に関する。本方法は、ある長さを有する張力ゾーンであるウェブ材料のセグメントの張力をリアルタイムで計算し、張力の関数として第１のローラについての第１のアクチュエータ制御信号を制御するものである。
【００１２】
他の実施形態において、本発明は、ウェブ搬送システム内でセンシングされるウェブ張力およびモジュラスを測定する方法に関する。本方法は、始点と終点を有する期間における張力ゾーンに付加されたウェブ材料の非緊張量を測定し、期間の始点における張力ゾーンにおけるウェブ材料の非緊張量を測定し、その期間における張力ゾーンから差し引かれたウェブ材料の非緊張量を測定する。本方法では、張力ゾーンに付加されたウェブ材料の非緊張量と、張力ゾーンのウェブ材料の非緊張量と、張力ゾーンから差し引かれたウェブ材料の非緊張量とを組み合わせて期間の終点における張力ゾーンのウェブ材料の量を測定し、期間の終点における張力ゾーンのウェブ材料の量を、張力ゾーンの長さで除算して、ウェブ材料の現在のひずみを測定し、ウェブ材料のひずみを張力に変換する。
【００１３】
他の実施形態において、本発明は、指示を含むコンピュータ読取り可能な媒体に関する。この指示は、プログラマブルプロセッサに、第１のローラの位置に対応する第１の位置を受信させ、第２のローラの位置に対応する第２の位置を受信させ、前記第１および第２の位置を用いてリアルタイムで、ある長さを有する張力ゾーンであるウェブ材料のセグメントの張力を計算させる。
【００１４】
他の実施形態において、本発明は、ウェブ搬送システム内でセンシングされるウェブ張力およびモジュラスを測定するシステムに関する。本システムは、少なくとも２つの位置信号を生成する少なくとも２つの位置センサと、２つの位置信号に基づいて張力ゾーンにおいてウェブ材料の張力をリアルタイムで計算するコントローラモジュールとを含む。張力ゾーンは、少なくとも２つの位置センサに連結されたローラ間のウェブ材料であり、各位置センサは、ウェブ搬送システムにおいてローラに連結されている。
【００１５】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面および以下の説明に示す。本発明のその他の特徴、目的および利点は、説明、図面および請求項から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の原理に従って操作されるウェブ系製造システムを示すブロック図である。この特定の例において、一般的に張力ゾーン１５０と呼ばれるウェブ搬送システムのセグメントは、２本の駆動ローラと、ウェブ搬送システムを通ってウェブ材料１００を動かす数多くのアイドラローラとを含むように示されている。駆動ローラは、所望の速度でウェブ材料を動かすために回転する駆動モータに連結されている。コントローラモジュール１３０は、ローラの角度位置を示すエンコードセンサから位置データを集めて、ローラにより生じた回転量に関するデータを提供する。ローラを通過したウェブ材料の量に直接比例してローラは回転するため、２本の駆動ローラ１０１、１０４間の張力ゾーン１５０に付加され、差し引かれたウェブ材料の量を示す、これらのセンサからのデータが得られる。
【００１７】
操作中、ウェブ材料１００は、位置センサ１１１が取り付けられた第１のローラ１０１の左から張力ゾーン１５０に入る。第２および第３の非駆動ローラ１０２、１０３は、ウェブ搬送システムを通る所望の物理的ウェブ経路構成を得るのに用いるアイドラローラ、すなわち、非駆動ローラである。第４のローラ１０４は、この張力ゾーン１５０の出口に位置しており、同じく位置センサ１１２を有する。これらのローラのいくつかを駆動してもよい。ただし、代表的な構成では、出入りローラのみが駆動する。更に、これらのローラのいくつかまたは全てがアイドラローラであってもよく、それでも本発明の原理に従って操作される。２本のアイドラローラ１０２、１０３のみが示されているが、任意の数のローラを用いて、所望のウェブ経路構成を得てもよい。
【００１８】
本明細書に記載した技術によれば、ウェブ系製造システムのコントローラモジュール１３０は、位置センサ１１１、１１２から位置信号１２１、１２２を受信し、信号に基づいてリアルタイムで張力ゾーン１５０内のウェブ材料１００の様々なパラメータを計算する。本明細書に記載した技術の様々な実施形態によって、ウェブ張力、弾性率、厚さおよび幅をリアルタムで正確に測定することができる。高解像度位置センサは、位置信号１２１、１２２を生成し、これによって、コントローラモジュール１３０が、駆動または非駆動ウェブ搬送ローラ１０１および１０４の位置の変化を正確に測定することができる。コントローラモジュール１３０は、ウェブ搬送システムのリアルタイム制御に用いるフィードバックデータとしてウェブパラメータを正確に測定する。
【００１９】
より具体的には、位置センサ１１１、１１２から受信した位置信号１２１、１２２に基づいて、コントローラモジュール１３０は、あるサンプル期間中にウェブゾーン１５０に付加され、差し引かれたウェブ材料１００の量を測定する。サンプル期間の始点の張力ゾーン１５０における先に測定したウェブ材料１００の量から、コントローラモジュール１３０は、サンプル期間の終点の張力ゾーンにおけるウェブ材料１００の量を測定する。張力ゾーン１５０のスパンは固定かつ分かっているため、コントローラモジュール１３０は、これらのデータ値からウェブ材料１００におけるひずみ量を測定する。詳細は後述してある。ウェブひずみの現在の測定値を測定すると、ウェブ張力、モジュラス、弾性率、厚さおよび幅といった他のウェブパラメータが容易に測定される。
【００２０】
測定したパラメータに基づいて、コントローラモジュール１３０は、リアルタイムでアクチュエータ制御信号１３１、１３２を制御する。例えば、アクチュエータ制御信号１３１は、ローラ１０１の駆動モータ（図示せず）を制御する。同様に、アクチュエータ制御信号１３２は、ローラ１０２の駆動モータ（図示せず）を制御する。このように、コントローラモジュール１３０は、張力ゾーン１５０内のウェブ材料１００の張力を制御する機構としてローラ１０１を制御する。
【００２１】
上記の実施形態は、ウェブ系製造システムを通過するウェブ材料１００の張力を制御するために測定したウェブ張力を利用するものである。上記のウェブ系製造システムで測定したウェブ張力はまた、他のやり方で用いてもよい。例えば、ウェブ張力に影響する駆動ローラ１０１、１０４の速度およびトルクは、上述のシステムにおいて測定したウェブ張力値を用いて制御される。同様に、２本の駆動ローラ１０１、１０４間の長さとして定義されるスパン長さもまた、ウェブ張力について測定した値を用いて変えてもよい。最終的に、オペレータが、ウェブ系製造システムの操作パラメータを変えるために、上記システムにより測定したウェブ張力値がオペレータに表示される。当然のことながら、ウェブ系製造システムに関連した多くのその他周知のシステムパラメータを、本発明によるウェブパラメータを測定する関数として制御してもよい。このように、ある実施形態において、上記システムは、かかるシステム内のその他用途に用いるウェブ材料１００の張力やモジュラスといった観察されたウェブパラメータについての値を生成するウェブセンサシステムとしてとらえてもよい。
【００２２】
コントローラモジュール１３０は、本発明の例証の実施形態に従って、ウェブ搬送コントローラにおいて用いる一般的なプログラマブル処理システムである。コントローラモジュール１３０は、一般的に、全て内部バスを介して接続された、プログラマブル処理ユニット、マスメモリ、および外部装置と通信するための様々なインターフェースモジュールを含む。
【００２３】
マスメモリは、通常、ＲＡＭ、ＲＯＭを含み、コンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディアまたはセキュアデジタルメモリカードのようなリムーバブルメモリ装置といった１種類以上の記憶装置が挙げられる。メモリ装置は、コントローラモジュール１３０の操作を制御するためにオペレーティングシステムを記憶する。このコンポーネントは、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＭＡＣ  ＯＳ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）またはマイクロソフトウィンドウズ（登録商標）（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標））（登録商標）のような汎用サーバオペレーティングシステムを含むことが当業者であれば分かる。マスメモリはまた、ウェブ搬送コントローラ処理プログラムを提供するためにプログラムコードおよびデータも記憶する。ウェブ搬送コントローラ処理プログラムは、本明細書に記載した論理を実行するのに動作するコンピュータ実行可能な指示を含む。
【００２４】
コントローラモジュール１３０はまた、高解像度エンコーダ１１１、１１２や図１に図示されていないその他入力装置のような外部装置と通信するための入力／出力センサインターフェースも含む。同様に、コントローラモジュール１３０は、追加のデータ記憶が必要な場合には、これも図示されていないが追加の大容量記憶設備を更に含む。
【００２５】
当業者であれば、コントローラモジュール１３０内に示した処理システムが、ウェブ搬送コントローラまたは同様の専用処理システム内に一般的にある一組の処理コンポーネントを表すということが分かるであろう。当然のことながら、追加の周辺機器およびユーザーインタフェース装置を含む汎用コンピューティングシステムをはじめとするその他の処理システムを用いて、添付の請求項に示した本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく、本発明の様々な実施形態に従ってプログラマブル処理を実施してもよい。
【００２６】
本発明をまた、１台以上のコンピュータまたはその他装置により実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能な指示の一般コンテキストについても説明する。通常、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行または特定のアブストラクトデータタイプを実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。一般的に、プログラムモジュールの機能性は、様々な実施形態において所望であれば、結合または分配される。
【００２７】
更に、本明細書に記載した実施形態は、プログラマブル処理装置により実行される論理操作として実施される。本発明のこれらの様々な実施形態の論理操作は、（１）コンピューティングシステムで実行されるコンピュータ実施ステップまたはプログラムモジュールのシーケンスとして、かつ／または（２）コンピューティングシステム内の相互接続機モジュールまたはハードウェアロジックとして実施される。この実施は、本発明を実施するコンピューティングシステムの性能要件に依存した選択による。従って、本明細書に記載した本発明の実施形態を行う論理操作は、操作、ステップまたはモジュールと様々に参照することができる。
【００２８】
図２は、ウェブ系製造システム内の単一張力ゾーン２１０のブロック図である。この図において、ウェブ材料２００は、ローラ２０１および２０２により形成された張力ゾーン２１０を通過する。通常、「張力ゾーン」および「スパン」という用語は、ウェブ系製造システムのコンポーネント、すなわち、ローラ２０１と２０２との間に含まれるウェブの一部のことを指すのに用いる。特定の張力制御ゾーン２１０内に、図１に示す通り、通常、追加のアイドラローラがある。
【００２９】
ウェブ材料２００は、初期ひずみε1および速度Ｖ1で、「上流」張力ゾーン２１１から張力ゾーン２１０に入る。張力は、以下に示す通り、ウェブ材料２００のウェブモジュラスおよび断面積に基づいたひずみに関係している。図２に示す単純化した図において、ウェブ材料２００は第１のローラＲ1２０１と接触している。単純化する理由で図示されていないが、通常、ウェブ材料２００は、数度から適正な最大約１８０度までの角度でローラ２０１をラップしている。ウェブ材料２００をラップするこの角度は、通常、適正かつ実際的なウェブ搬送幾何形状により制限される。ローラの張力の差が利用可能な牽引より少ない限りは、ウェブ材料２００は、少なくとも一点でローラ２０１に留められ、点接触が分析のための適正な近似である。ウェブ張力、ラップ角度、ローラ直径、ウェブ速度、ローラ表面仕上げおよびウェブ特性（粗さ、空隙率）もまた、ローラとの密着を維持するのに必要な利用可能なウェブ牽引に影響する。必要であれば、真空またはニッププルローラを用いて牽引を増大してもよい。
【００３０】
ウェブ材料２００は、第１のローラＲ1２０１と接触し、ウェブ材料２００は、まず第１のローラＲ1２０１に留められる。しかしながら、ウェブ材料２００は、第１のローラＲ1２０１を出る点に近づき、ウェブ２００もスライドして、ひずみおよび速度を変える。特に、これらの値は、ウェブが第１のローラＲ1２０１と接触しなくなれば、下流張力ゾーン、すなわち、張力ゾーン２１０の速度およびひずみと適合する（ローカルウェブひずみ不均一性は、略音速の速度でフリーのスパンにて材料に再分配される）。ウェブ材料２００は、第２のローラＲ2２０２の後、張力ゾーン２１０を出て、前述の通り、ウェブ材料２００は、ひずみεzおよび張力Ｔzで第２のローラ２０２にまず留められる。ウェブ材料２００が第２のローラ表面と接触しなくなった後、材料２００は再び速度およびひずみを変えて、出口張力ゾーン２１２でＶ2およびε2と適合する。
【００３１】
張力ゾーンの動力学を分析するには、弾性率の一般化された定義を用いる。弾性率のこの一般化された定義は次の通りに定義される。
【数１】
2007515360.tif 000003
数式１は、引張り弾性率が、ウェブ材料２００の応力対ウェブ材料のひずみの比に等しいことを示している。応力およびひずみは次の通り定義される。
数式２Ａ：応力σ＝Ｆ／面積、および
数式２Ｂ：ひずみε＝Δ長さ／長さ。
【００３２】
ウェブ材料２００の応力は、インチ２（ＳＩ、ｍ2）の断面積で除算した通常はＬｂ力（ＳＩ、ニュートン）の印加された伸び力に等しい。従って、応力の正味単位は、通常、１平方インチ当たりのｌｂ、またはＰＳＩ（ＳＩ、パスカル）である。ひずみは、初期の非緊張（またはゼロひずみ）長さで除算した印加された力から得られた長さの最終変化である。その単位は、１インチ当たりのインチ、または無次元である。従って、Ｅの最終単位は、通常、ＰＳＩ（ＳＩ、パスカル）で表される。
【００３３】
ウェブ張力とひずみとの間の関係は、次の通り測定される。
【数２】
2007515360.tif 000004
ａｒｅａはウェブ断面積、または平均厚さを乗算したウェブ材料２００の幅である。力は瞬間張力であることに気をつける。
【数３】
2007515360.tif 000005
数式４は、モジュラスＥおよびウェブ面積は通常固定されているため、張力が与えたひずみを予想する迅速な方法を提供するものである。紙の保湿、フィルムおよびスチールのアニール等といったあるプロセスにおいては、材料モジュラスはプロセスで変化する。従来の張力センサと組み合わせた本発明の他の実施形態によれば、モジュラスのオンライン測定が可能となる。
【００３４】
異なる速度のウェブゾーンのひずみを評価する解析解は、次のように指定できる。
【数４】
2007515360.tif 000006
式中、Ｌ2はスパン長さである。本明細書に記載した全ての数式において、添え字１は、予め入れたスパンを指し、添え字２は駆動ローラ間のスパンを指す。
【００３５】
デジタルコントローラでのリアルタイムの実施に好適な数式５の解は、数式５に数字を組み込むことにより得られる。張力ゾーン２１０における張力を計算するために、数式１の応力−ひずみの関係を短い時間の間隔で用いる。まず、入ってくるひずみおよび速度を一定に保ち、出て行くウェブひずみおよび速度も一定に保つと仮定する。同じく、張力ゾーン２１０における現在のひずみが、上流張力ゾーン２１１の入ってくるひずみに等しいと仮定する。これらの仮定は、モジュラスとウェブ面積が等しいため、３つの張力ゾーン２１０、２１２が等しい張力を有していることを意味している。
【００３６】
Ｖ2を直ぐにＶ2＋ΔＶに変換する。張力ゾーン２１０の張力を計算するために、瞬間張力をまず計算する。通常、これは、以下の手順により計算される。詳細については後述する。
【００３７】
１．張力ゾーン２１０に付加されたウェブ材料２００の非緊張長さを計算する。
２．張力ゾーン２１０から差し引かれたウェブの非緊張長さを計算する。
３．ゾーンにあった非緊張ウェブ材料２００の前の長さを計算する。
４．前の非緊張長さプラス付加した非緊張長さマイナス差し引かれた非緊張長さに基づいて、張力ゾーン２１０のウェブ材料２００の現在の長さを計算する。
５．計算された現在の長さを、張力ゾーン２１０のゾーン長さで除算して、現在のひずみを測定する。
６．数式３を用いて、現在のひずみに基づいて張力ゾーン２１０内のウェブ材料２００の現在の張力を計算する。
【００３８】
上記の手順に２つの変化を行う。非緊張ウェブ長さを用いる。張力ゾーン２１０の現在のひずみの値を変える。上述した第１の変化に対処するために、非緊張長さを分かっているパラメータに関連付ける方法を用いる。第２の変化、すなわち、現在のひずみの変化のコンピューテーションに、図３に関して以下の通り対処する。
【００３９】
非緊張長さを分かっているパラメータに関連付けるには、ひずみが数式２
ひずみε＝Δ長さ／長さ
で、上述した通りであることを思い起こす。
【００４０】
これは次のように変形できる。
数式６：ひずみε＝（Ｌ−Ｌ0）／Ｌ0
式中、Ｌは長さを表し、Ｌ0は初期の非緊張長さである。これは次のように書き換えることができる。
数式７：ひずみε＝（Ｌ−Ｌ0）／Ｌ0＝Ｌ／Ｌ0−Ｌ0／Ｌ0＝（Ｌ／Ｌ0）−１
または
【数５】
2007515360.tif 000007
εは一般的に１％未満であることに注意する。１／（１＋ε）の代わりに１−εを用いるエラーによって、一般的なひずみ（＜０．０１％エラー）のエラーは非常に少なくなり、ある実施形態においては許容されるものである。得られたエラーを表１にまとめてある。
【００４１】
【表１】
2007515360.tif 000008
【００４２】
非緊張長さと、現在の長さと、ひずみとの間の関係を簡潔にまとめてある。
【数６】
2007515360.tif 000009
上式は引張りひずみを指すため、εは０より大きく、ＬはＬ0より常に大きい。これによって、ひずみの適切なサインを確保するのを補助する。高ひずみまたは高精度が必要な場合には、近似の代わりに正確な関係を用いてもよい。
【００４３】
図３は、本発明の実施形態に従ったウェブ系製造システム内の単一張力ゾーンを示すブロック図である。特に、上記の数式を用いて、図２に示された図を修正して、図３に示すように、ウェブ長さのひずみの影響を含める。
【００４４】
張力ゾーン３１０内の張力Ｔzを測定するために、３つのウェブ材料長さを測定する。まず、張力ゾーン３１０に付加されたウェブ材料３００の非緊張長さを計算する。特に、付加されたウェブ材料３００のひずみ長さは、時間間隔ΔｔでＶ1倍である。付加した非緊張ウェブは、数式Ｖ1Δｔ（１−ε1）を用いて測定する。次に、張力ゾーン３１０から差し引かれた非緊張ウェブを測定する。差し引かれたひずみウェブは、時間間隔ΔｔでＶ2倍である。差し引かれた非緊張ウェブは、数式Ｖ2Δｔ（１−εz）を用いて測定する。最後に、張力ゾーン３１０にあった非緊張ウェブの前の量を測定する。Ｌzsは、張力ゾーン３１０におけるウェブ材料の非緊張長さを表す。非緊張長さＬzuは、従って、数式Ｌzs（１−εz）により測定することができる。これらの３つの長さは、張力ゾーン３１０内に現在存在するウェブ材料３００の合計長さを測定する前に、いずれの順番で測定してもよい。特に、張力ゾーン３１０内に存在するウェブ材料３００の現在の非緊張長さは、以前に存在していたウェブ材料の量、プラス、付加したウェブ材料の量、マイナス、その期間中に、張力ゾーン３１０から除去したウェブ材料の量から測定される。この値は、次の通り表される。
数式１０：ＬT＝｛Ｖ1・Δｔ・（１−ε1）｝−｛Ｖ2・Δｔ・（１−εz）｝＋｛Ｌzs・（１−εz）｝
【００４５】
張力ゾーン３１０内のウェブ材料の非緊張長さが分かったら、張力ゾーン３１０のウェブ材料の長さを張力ゾーン３１０の分かっている固定長さで除算することにより、現在のひずみ値を測定することができる。現在のひずみ値は、εZ＝ＬT／Ｌzで表される。張力ゾーン３１０内の現在の張力値は、現在のひずみのこの値から測定される。現在のひずみから存在する現在の張力の計算は、Ｔ＝Ｅ×Ａ×εで表される。
【００４６】
このプロセスは、例えば、プログラマブルロジックコントローラ、駆動システムまたはその他デジタルコントロールコンピュータ内での組み込みを介して、コントローラモジュール１３０に容易に組み込むことができる。ソリューションインターバルは、短い期間に設定して、高周波をアップデートさせ（例えば、１０ｍｓまたは１００Ｈｚ）なければならないが、この間隔は、非常に早いラインスピードで増大させる必要がある。このプロセスは、固定小数点演算を用いて操作し、余りを持ち越して最大限可能な精度を与える。浮動小数点数値演算は、実施するのが容易であるが、更なるリソースを必要とし、サンプリング期間が減じる結果となる恐れがある。ラインスピードに適合した時系列システムは、低速での精度を改善するが、やや複雑になる。時系列システムは、ソリューションインターバルを適合させて、解像度を最適化する。高速では、短いインターバルを用いて、解像度を維持しながら、レートのアップデートを増大する。低速では、長いインターバルを用いて解像度を増大することができる。しかしながら、帯域幅は低く、これは低速で許容可能である。
【００４７】
いくつかのパラメータを用いて上記の計算を実施する。例えば、カウンターインターバル当たりのウェブスパン長さおよびウェブ距離のスケーリングファクタが必要である。カウンターインターバル当たりのウェブ距離は、ローラ周囲で除算したローラ回転当たりのカウントである。ひずみの必要な精度は０．０１％を超えることが多いため、極めて高い周囲精度が必要である。この種の精度は、大きなボアマイクロメータまたはｐｉテープを用いても得られないことが多い。この定数を測定する方法の一つは、測定スパンにおける引張荷重セルを一時的に装着するものである。前に定義した等式と組み合わせて、現ゾーン対上流ゾーンの張力の比率を用いて、このスパンにおける現ひずみを測定することができる。ひずみから、ローラ直径の比率を測定してもよい。同様のやり方で、全下流ウェブスパンについて手順を繰り返してもよい。これを測定するには、直径の相対比のみが必要で、個々のローラの絶対値は必要ない。
【００４８】
ウェブスパンの長さは、センサの過渡応答を決める（等式５参照）。長さの値は、ソリューションが定常値で収束するレートを決めるだけである。このように、たいていの状況において極めて高精度である必要ない。これらの場合について、テープ測定による直接測定や、固定ウェブ速度を維持しながらウェブのマークのタイミングを図るといった単純な方法で十分である。動的応答が重要なときは、ドロー工程変化についての測定された張力の時間応答を用いて、有効スパン長さを計算する（数式５）。
【００４９】
極めて高精度な位置センサを用いて、張力の計算の精度を改善してもよい。一実施形態において、サインエンコーダに基づく位置センサを用いてもよい。これらの装置は、サイン−コサイン信号の中程度の（１０００〜３２０００）固有ラインカウントを用い、これは、コントローラまたはエレクトロニクスで更に補間される。補間を用いると、更に精度が与えられ、ローラ１回転当たり４百万部を超える解像度が得られることが多い。これらのセンサは既に高性能駆動システムに装着されていることが多く、追加のソフトウェアが必要なだけである。不連続な直交信号を利用する高解像度センサを用いてもよいが、これらの種類のセンサは、サインに基づく方法の解像度は有していない。更に、これらのセンサは、高調波内容方形波信号を用いるためレートが限られている。
【００５０】
目盛り付きテープをローラ表面に適用してもよい。これらのテープは、既存の機器に非常に容易に適用されるが、継ぎ目という不具合があり、その結果、信号が損失され、これはソフトウェアで対処しなければならない。従来の低解像度センサを、パルス方法間の高精度時間と組み合わせて用いてもよい。この方法は、アップデートレートがローラ速度の関数であるためあまり望ましくない。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態に従ったウェブ系製造システム内の多数の張力ゾーン４１０〜４１３を示すブロック図である。図４を参照して例証してある通り、上述のコンポーネントおよびプロセスを、一組の近接する張力ゾーン４１０〜４１３で用いて、１つ以上の張力ゾーン内のウェブ材料４００のひずみ、張力および関連パラメータを測定してもよい。測定したウェブパラメータを第１の張力ゾーン４１１について計算し、この計算結果を用いて、第２の張力ゾーン４１２についてのウェブパラメータを測定する。これらの計算はまず、上流張力ゾーン４１１で実施し、続く下流張力ゾーン４１２で反復実施する。上流および下流ゾーンは、ウェブ搬送システムを流れるウェブ材料４００の方向から測定する。
【００５２】
上記の計算を行うために、張力Ｔ1、またはひずみε1の値は期間ｔiのために分かっていなければならない。張力Ｔ1、またはひずみε1のこの値は、張力センサ、例えば、図１の上流張力センサ１２１を用いて得られる。ウェブ搬送システムの１つのゾーン、例えば、張力ゾーン４１０での張力が分かったら、コントローラモジュール１３０はこの反復プロセスを用いて、残りの全ての下流ゾーン、例えば、張力ゾーン４１１〜４１３のひずみおよび張力を測定する。
【００５３】
ひずみε1（ｔi）についてこの分かった値を用いて、期間ｔiに張力ゾーン４１１に付加されたウェブ材料４００の非緊張量を、上述した通りにして測定する。期間ｔi中の張力ゾーン４１１における非緊張ウェブ材料４００の量は、前の期間ｔi-1に測定したひずみε1（ｔi-1）を用いて測定される。同様に、期間ｔi中の張力ゾーン４１１から差し引かれた非緊張ウェブ材料４００の量は、前の期間ｔi-1に測定したひずみε1（ｔi-1）を用いて測定される。これらの３つの値を用いて、上述した通りにして、期間ｔiについてのひずみε2（ｔi）を測定する。
【００５４】
ひずみε2（ｔi）について新たに測定した値を用いて、期間ｔiに張力ゾーン４１２に付加されたウェブ材料の量を、張力ゾーン４１２について上記プロセスを繰り返してアップデートする。前述した通り、期間ｔi中の張力ゾーン４１２における非緊張ウェブ材料４００の量は、前の期間ｔi-1に測定したひずみε2（ｔi-1）を用いて測定される。再び、期間ｔi中の張力ゾーン４１２から差し引かれた非緊張ウェブ材料４００の量は、前の期間ｔi-1に測定したひずみε2（ｔi-1）を用いて測定される。これらの３つの値を用いて、上述した通りにして、期間ｔiについてのひずみε2（ｔi）を測定する。この反復処理を、ウェブ搬送システムにおける張力ゾーン４１２および後の全ての張力ゾーンについて繰り返す。
【００５５】
図５は、本発明の実施形態によるウェブ系製造システムについてウェブ張力を測定するコントローラモジュール１３０の操作の例証のモードを示すフローチャートである。例証の目的で、図５は、図１に示した製造システムを参照して記載されている。
【００５６】
まず、コントローラモジュール１３０は、特定の張力ゾーン（５０１）に付加される非緊張ウェブ材料の量を計算する。計算を実施するために、張力ゾーンに付加されたひずみウェブ材料の量を、ウェブ搬送システムの張力ゾーンの始点を画定する第１のローラに連結された位置エンコーディングセンサから得る。第１のローラの回転量は、張力ゾーンに付加されたひずみウェブ材料の量に対応する第１のローラの周囲に沿った距離を画定する。上流張力ゾーンのウェブ材料の張力およびひずみについて分かっている値を用いて、張力ゾーンに付加されたひずみウェブ材料のこの量を所望の非緊張量に変換してもよい。
【００５７】
同じ計算を実施して、張力ゾーンの終点を画定する第２のローラの位置測定を用いて、張力ゾーン（５０２）から差し引かれた非緊張ウェブ材料の量を測定する。上述した通り、第２のローラからの位置情報が、張力ゾーンから差し引かれたひずみウェブ材料の量を与える。前から分かっていた張力ゾーンのひずみおよび張力を用いて、ウェブ材料のこの量をひずみ量から非緊張量へ変換してもよい。
【００５８】
前から分かっていた張力ゾーンのひずみおよび張力、ならびに張力ゾーンの分かっている長さを用いて張力ゾーン（５０３）の非緊張材料の量の計算を測定する。上記の３つの値、張力ゾーンのウェブ材料の量、張力ゾーンに付加されたウェブ材料の量および張力ゾーンから差し引かれたウェブ材料の量を組み合わせて（５０４）、張力ゾーンの現在のウェブ材料の量を測定する。
【００５９】
時間の特定の点における張力ゾーンのウェブ材料の量から、ウェブ材料のひずみ（５０５）およびウェブ材料の張力（５０６）が、詳細を上述した通り、容易に測定される。同じく上述した通り、特定の張力ゾーンのウェブについて測定したひずみおよび張力から、追加のウェブ材料パラメータも容易に測定される。
【００６０】
コントローラモジュール１３０が、ウェブ材料の張力、またはその他のウェブ材料パラメータを測定すると、コントローラモジュール１３０は、アクチュエータ制御信号１３１を調整して（５０７）、ローラ１０１または１０２の速度を適宜調整して、ウェブ材料の張力を所望の範囲に制御する。上記のプロセスを、図４を参照して上述した通り、任意の数の近接する張力ゾーンについて反復して繰り返してよい。
【００６１】
本発明の様々な実施形態について説明してきた。本発明の上記の実施形態は、ウェブ搬送システム内でセンシングされるウェブ張力およびモジュラスを測定するシステムおよび方法について説明するものであるが、当業者であれば、データプロセッシングシステムについての特定のコンピューティングアーキテクチャの使用が本発明の単なる例証の実施形態に過ぎないことが分かるであろう。他の実施形態を用いたり、操作上の変化を、添付の請求項に示した本発明の範囲から逸脱することなく行えるものと考えられる。
【００６２】
このように、本発明の例証の実施形態の前述の記載は、例証および説明のために示されてきた。本発明は、開示された正確な形態で網羅または限定されるものではない。上記の教示を鑑みれば、多くの修正および変化が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明に限定されるものではなく、添付の請求項により限定されるものとする。本発明は、ウェブ搬送システム内でセンシングされるウェブ張力およびモジュラスを測定する方法および装置として現在実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本明細書に記載の技術に従って操作されるウェブ系製造システムを示すブロック図である。
【図２】本明細書に記載の技術に従ったウェブ系製造システム内の単一張力ゾーンの代表例を示すブロック図である。
【図３】ウェブ系製造システム内の単一張力ゾーンの他の代表例を示すブロック図である。
【図４】ウェブ系製造システム内の多数の張力ゾーンの代表例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態によるウェブ系製造システムについてウェブ張力を測定するコントローラの操作の例証のモードを示すフローチャートである。
【図１】
2007515360.tif 000010
【図２】
2007515360.tif 000011
【図３】
2007515360.tif 000012
【図４】
2007515360.tif 000013
【図５】
2007515360.tif 000014
【国際調査報告】
2007515360.tif 000015
2007515360.tif 000016
2007515360.tif 000017
2007515360.tif 000018
2007515360.tif 000019