(57)【要約】【課題】ウェブの張力の測定精度を向上させる。【解決手段】ウェブ加工装置１００は、ウェブ４を把持するのに用いる把持部材を有する把持部４０１と、把持部４０１に把持されたウェブ４に張力を付加する張力付加機構３００と、を備える。また、ウェブ加工装置１００は、張力付加機構３００に張力が付加されたウェブ４に加工を施す加工機構５００と、把持部４０１の把持部材の変形に応じた信号を出力するセンサ部４３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブを把持するのに用いる把持部材を有する第１把持部と、
前記第１把持部に把持された前記ウェブに張力を付加する張力付加部と、
前記張力付加部に張力が付加された前記ウェブに加工を施す加工部と、
前記把持部材の変形に応じた信号を出力するセンサ部と、を備えることを特徴とするウェブ加工装置。
【請求項２】
前記把持部材は、基部と、先端部と、前記基部と前記先端部とを連結する連結部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のウェブ加工装置。
【請求項３】
前記連結部は、１つ又は複数のばねを含むことを特徴とする請求項２に記載のウェブ加工装置。
【請求項４】
前記センサ部は、前記信号として、前記基部に対する前記先端部の変位量に応じた信号を出力することを特徴とする請求項２又は３に記載のウェブ加工装置。
【請求項５】
前記センサ部は、スケールと、前記スケールに対向して配置される検出ヘッドとを有する光学式のリニアエンコーダであることを特徴とする請求項４に記載のウェブ加工装置。
【請求項６】
前記スケール及び前記検出ヘッドは、前記基部と前記先端部との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のウェブ加工装置。
【請求項７】
前記把持部材は、前記連結部と間隔をあけて前記基部と前記先端部との間に配置され、前記基部又は前記先端部に固定された支持部材を有し、
前記スケール又は前記検出ヘッドは、前記支持部材に支持されることを特徴とする請求項６に記載のウェブ加工装置。
【請求項８】
前記センサ部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のウェブ加工装置。
【請求項９】
複数の前記センサ部は、前記把持部材の近接または離間する方向に、互いに対向して配置されることを特徴とする請求項８に記載のウェブ加工装置。
【請求項１０】
前記第１把持部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のウェブ加工装置。
【請求項１１】
複数の前記第１把持部は、前記ウェブの幅方向の両側に分かれて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のウェブ加工装置。
【請求項１２】
ウェブロールを回転可能に支持する支持部を更に備え、
前記第１把持部は、前記ウェブロールから前記ウェブを引き出す方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のウェブ加工装置。
【請求項１３】
前記第１把持部は、前記加工部に対し、前記ウェブを引き出す方向の上流側の位置と下流側の位置との間で移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載のウェブ加工装置。
【請求項１４】
前記加工部に対し前記ウェブを引き出す方向の上流側に配置され、前記ウェブを把持する第２把持部を更に備え、
前記加工部は、前記ウェブにおいて、前記加工部に対して前記ウェブを引き出す方向の下流側の位置に移動した前記第１把持部に把持された部分と、前記第２把持部に把持された部分との間の部分を加工することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のウェブ加工装置。
【請求項１５】
前記信号に対応する値と目標値との偏差に応じて前記張力付加部を制御して、前記ウェブに付加する張力を調整する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のウェブ加工装置。
【請求項１６】
前記張力付加部は、前記ウェブロールに付加するトルクを発生し、
前記信号に対応する値と目標値との偏差に応じて、前記張力付加部に発生させるトルクを制御して、前記ウェブに付加する張力を調整する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のウェブ加工装置。
【請求項１７】
前記制御部は、
前記信号に対応する値と前記目標値との偏差に応じたトルク指令値を求め、前記トルク指令値を、前記信号に対応する値の時間変化量に応じて補正して、補正したトルク指令値を生成する指令部と、
前記補正したトルク指令値に対応するトルクを前記張力付加部に発生させる駆動制御部と、を有することを特徴とする請求項１６に記載のウェブ加工装置。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記信号に対応する値と前記目標値との偏差に応じたトルク指令値を求め、前記トルク指令値を、前記信号に対応する値の時間変化量、及び前記第１把持部の前記ウェブを引き出す方向の加速度に応じて補正する指令部と、
前記補正したトルク指令値に対応するトルクを前記張力付加部に発生させる駆動制御部と、を有することを特徴とする請求項１６に記載のウェブ加工装置。
【請求項１９】
前記指令部は、前記時間変化量にゲイン値を乗じて得られる値を、前記トルク指令値に加えて補正することを特徴とする請求項１７又は１８に記載のウェブ加工装置。
【請求項２０】
前記ゲイン値は、予め決められた値であることを特徴とする請求項１９に記載のウェブ加工装置。
【請求項２１】
前記指令部は、前記ゲイン値を、前記第１把持部が基準位置に対し前記ウェブを引き出す方向に移動する距離が長くなるのに応じて、大きくなるように変更することを特徴とする請求項１９に記載のウェブ加工装置。
【請求項２２】
前記指令部は、前記ゲイン値を、前記ウェブロールの径が小さくなるのに応じて、小さくなるように変更することを特徴とする請求項１９に記載のウェブ加工装置。
【請求項２３】
ウェブロールを回転可能に支持する支持部と、
前記ウェブロールからウェブを引き出す方向に移動可能であり、前記ウェブを把持する把持部と、
前記ウェブロールに付与するトルクを発生し、前記把持部に把持された前記ウェブに張力を付加する張力付加部と、
前記張力付加部に張力が付加された前記ウェブに加工を施す加工部と、
前記ウェブに付加された張力に応じた信号を出力するセンサ部と、
前記信号に対応する値と目標値との偏差に応じたトルク指令値を求め、前記トルク指令値を、前記信号に対応する値の時間変化量に応じて補正する指令部と、
前記補正したトルク指令値に対応するトルクを前記張力付加部に発生させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするウェブ加工装置。
【請求項２４】
ウェブロールを回転可能に支持する支持部と、
前記ウェブロールからウェブを引き出す方向に移動可能であり、前記ウェブを把持する把持部と、
前記ウェブロールに付与するトルクを発生し、前記把持部に把持された前記ウェブに張力を付加する張力付加部と、
前記張力付加部に張力が付加された前記ウェブに加工を施す加工部と、
前記ウェブに付加された張力に応じた信号を出力するセンサ部と、
前記信号に対応する値と目標値との偏差に応じたトルク指令値を求め、前記トルク指令値を、前記信号に対応する値の時間変化量、及び前記把持部の前記ウェブを引き出す方向の加速度に応じて補正する指令部と、
前記補正したトルク指令値に対応するトルクを前記張力付加部に発生させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするウェブ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブを加工するウェブ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェブを加工する際には、加工に適した張力をウェブに付加することが必要である。そのため、ウェブ加工装置は、ウェブに張力を付加する機構を備えることが一般的である。また、この種のウェブ加工装置では、ウェブに作用する張力を制御する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ダンサローラ（テンションローラ）と、ダンサローラと互い違いに配置される一対のアイドラローラと、テンションローラを保持するベアリングブロックに取り付けられたテンションセンサとを備えた張力測定システムが開示されている。この特許文献１に記載の張力測定システムを、ウェブ加工装置に適用することで、ウェブに作用する張力を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ウェブの加工精度が高まってきており、ウェブにおいて加工する部分に作用する張力を高精度に測定することが要求されてきている。しかし、特許文献１に記載の張力測定システムでは、ウェブの加工精度の高まりに応えてウェブの張力の測定精度を高めるのにも限界があり、更なる改良が求められていた。
【０００６】
本発明は、ウェブの張力の測定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウェブ加工装置は、ウェブを把持するのに用いる把持部材を有する第１把持部と、前記第１把持部に把持された前記ウェブに張力を付加する張力付加部と、前記張力付加部に張力が付加された前記ウェブに加工を施す加工部と、前記把持部材の変形に応じた信号を出力するセンサ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウェブの張力の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２】第１実施形態に係るウェブ加工装置の支持機構及び張力付加機構の断面模式図である。
【図３】第１実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。
【図４】第２実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。
【図５】（ａ）は把持部材の模式図である。（ｂ）は連結部の説明図である。
【図６】第３実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。
【図７】第４実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の把持部材の模式図である。
【図８】第５実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。
【図９】第５実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の把持部材の斜視図である。
【図１０】第６実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。
【図１１】第７実施形態に係るウェブ加工装置の斜視図である。
【図１２】第８実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図１３】第８実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。
【図１４】第９実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図１５】（ａ）は、引出機構の模式図、（ｂ）は、振動を模式的に示すグラフ、（ｃ）は、引出機構の模式図、（ｄ）は、振動を模式的に示すグラフである。
【図１６】第９実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。
【図１７】第１０実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図１８】第１１実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図１９】第１２実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２０】第１３実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２１】第１３実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。
【図２２】第１４実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２３】第１５実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２４】第１６実施形態に係るウェブ加工装置の説明図である。
【図２５】第１６実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。
【図２６】比較例のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るウェブ加工装置１００の説明図である。ウェブロール２は、軸部材である紙管１にウェブ４がロール状に巻き付けられて構成されている。ウェブロール２からは、ウェブ４を引き出すことができる。ウェブ４は、プラスチック等の樹脂、布、紙、金属、これらを組み合わせたものなどで形成された帯状又は糸状の部材である。
【００１１】
ウェブ加工装置１００は、架台１０１、及び架台１０１に立設されたベースプレート１０２を備える。また、ウェブ加工装置１００は、支持部の一例である支持機構２００、張力付加部の一例である張力付加機構３００、引出部の一例である引出機構４００、加工部の一例である加工機構５００、及び固定把持部の一例である固定把持機構６００を備える。また、ウェブ加工装置１００は、制御部の一例である制御システム７００、及び入力部の一例である入力装置８００を備える。
【００１２】
支持機構２００は、ウェブロール２を、ウェブ４を引き出す方向Ａ１、及び方向Ａ１とは反対の方向であって、ウェブ４を巻き取る方向Ａ２に回転可能に支持する。引出機構４００は、支持機構２００に支持されたウェブロール２からウェブ４を引き出すものである。張力付加機構３００は、支持機構２００に設けられ、引出機構４００によってウェブロール２から引き出されるウェブ４に張力を付加する。加工機構５００は、引出機構４００に引き出され、張力付加機構３００に張力が付加されたウェブ４に加工を施す。固定把持機構６００は、架台１０１に固定して設けられ、引出機構４００により引き出されたウェブ４をクランプ保持する。支持機構２００と固定把持機構６００との間には、ウェブ４の引き出し角度を一定にするためのフリーローラ２２が配置されている。フリーローラ２２は、ウェブ４の引き出し経路に配置され、ウェブ４に接触する曲面を有している。
【００１３】
フリーローラ２２は、不図示の複数の軸受の外輪に取り付けられている。軸受間の隙間には、軸受に対する予圧を小さくするために、軸受間の隙間より公差分程度大きい不図示のカラーが挿入されていてもよい。軸受の内輪には、ベースプレート１０２に固定されている不図示の軸が固定される。これによりフリーローラ２２は軸に対して回転方向に回転自在である。ウェブ４が幅細の場合、フリーローラ２２にガイド溝が設けられていてもよい。この場合、ウェブ４が蛇行してもフリーローラ２２からウェブ４が脱落するのを防止することができる。
【００１４】
図２は、支持機構２００及び張力付加機構３００の断面模式図である。まず、支持機構２００の構成について説明する。支持機構２００は、ウェブロール２を支持する回転軸２０３と、紙管１を回転軸２０３に固定する固定部材２０５と、回転軸２０３を回転可能に支持する複数の軸受２０７と、軸受２０７を保持する軸受ホルダ２０６と、を有する。
【００１５】
回転軸２０３には、軸受２０７の内輪が固定される。軸受２０７の外輪は、軸受ホルダ２０６に固定される。軸受ホルダ２０６は、ベースプレート１０２に固定される。軸受ホルダ２０６と軸受２０７の外輪とは、回転軸２０３が軸方向に動かないように、穴用のＣ型止め輪などで固定されている。軸受２０７同士の隙間には、軸受間の隙間より公差分程度大きい不図示のカラーが挿入されていてもよい。軸受２０７は、例えば単列深溝玉軸受であるが、これに限定するものではなく、回転軸２０３が回転自在であれば他の軸受、例えばすべり軸受け等やフランジ付きの軸受であってもよい。
【００１６】
ベースプレート１０２には、軸受２０７の内輪の軸方向への移動を規制する軸受押さえ部材２０８が取り付けられている。軸受押さえ部材２０８は、不図示の複数のセットビスにより、回転軸２０３に固定される。回転軸２０３には、軸受押さえ部材２０８の取り付け位置にＤカット加工が施されていてもよい。これにより、回転軸２０３に軸受押さえ部材２０８を強固に取り付けでき、軸受２０７のメンテナンス時の取り外しを容易にすることができる。なお、軸受押さえ部材２０８の代わりに、軸用のＣ型止め輪による固定であってもよい。
【００１７】
以上の支持機構２００の構成により、ウェブ４の引き出しを円滑に行うことができ、ウェブ４に生じる張力が必要以上に上昇することを防止できる。また、固定部材２０５を設けることで紙管１を回転軸２０３に強く固定できるため、紙管１が回転軸２０３に対して滑るのを防ぐことができ、ウェブ４が必要以上に巻き出されることによる加工不良が生じにくくなる。
【００１８】
次に、張力付加機構３００について説明する。張力付加機構３００は、モータ３１２と、複数の支柱３０９によりベースプレート１０２に固定され、モータ３１２を支持するプレート３１３とを有する。また、張力付加機構３００は、プレート３１３に取り付けられ、モータ３１２の回転力を伝達又は遮断するクラッチ３１１と、回転軸２０３の端部に取付けられ、クラッチ３１１と連結される軸継ぎ手３１０と、を有する。
【００１９】
モータ３１２は、例えばブラシレスＤＣモータなどのＤＣモータ、ＡＣモータ、ステッピングモータ、パルスモータ、シンクロナスモータ、インダクションモータ、あるいはそれらと減速機と組み合わせたものである。
【００２０】
クラッチ３１１は、例えばヒステリシスクラッチ等である。回転軸２０３の端部には、クラッチ３１１と連結させる軸継ぎ手３１０が取り付けられている。軸継ぎ手３１０は、不図示のスリットを有し、偏角や偏心に強い構造となっている。なお、クラッチ３１１が偏角や偏心に強ければスリット形状でなくてもよい。モータ３１２は、図１に示すウェブ４を巻き取る方向Ａ２に駆動可能に構成されている。
【００２１】
次に、図１に示す引出機構４００について説明する。引出機構４００は、フリーローラ２２に対してウェブ４の引き出し方向Ａ１の下流側の位置に配置されている。引出機構４００は、ウェブ４を把持する第１把持部である把持部４０１と、架台１０１に配置され、把持部４０１を方向Ａ１，Ａ２に駆動する駆動機構４０２と、を有する。具体的に説明すると、把持部４０１は、ブラケット４０４を介して移動プレート４０５に取り付けられている。移動プレート４０５は、駆動機構４０２に取り付けられている。
【００２２】
駆動機構４０２は、例えば単軸ロボットで構成されたスライダである。駆動機構４０２として単軸ロボットを用いた場合、引出速度の値を出力することができ、かつ、その値を制御システム７００へ入力できる。よって、駆動機構４０２として単軸ロボットを用いた場合には、張力制御に必要なパラメータの一つである引出速度を測定する手段を、別途設ける必要がなくなる。
【００２３】
駆動機構４０２は、架台１０１に取り付けられている。駆動機構４０２は、把持部４０１を加工機構５００に対してウェブ４の引き出し方向Ａ１の上流側の位置から下流側の位置へ直線移動させることが可能である。フリーローラ２２よって案内されたウェブ４を把持部４０１に把持させて、把持部４０１を方向Ａ１に駆動することにより、ウェブ４を加工機構５００に対向する位置に搬送することができる。
【００２４】
図３は、把持部４０１の斜視図である。図３に示すように、把持部４０１は、複数、本実施形態では２つの把持部材４１１，４１２と、把持部材４１１，４１２を互いに近接又は離間する方向Ｚに開閉駆動する駆動機構４０３とを有する。把持部材４１１及び把持部材４１２は、ウェブ４を把持するのに用いるものであり、互いに近接することでウェブ４を把持し、互いに離間することでウェブ４の把持を解放する。把持部材４１１，４１２の材質は、例えば樹脂や金属（鋼、ステンレスなど）である。
【００２５】
駆動機構４０３は、例えばエアシリンダや電動チャックなどで構成されており、ウェブ４の把持力の調整が可能である。駆動機構４０３が電動チャックの場合、把持動作の加減速度を容易に調整することができるため、ウェブ４を把持する時にウェブ４に与える衝撃力を緩和することが可能になる。駆動機構４０３がエアシリンダの場合でも、不図示の衝撃力緩和部材を設けることで、ウェブ４を把持する時にウェブ４に与える衝撃力を緩和することが可能になる。
【００２６】
次に、図１に示す加工機構５００について説明する。加工機構５００は、フリーローラ２２に対してウェブ４の引き出し方向Ａ１の下流側の位置であって、把持部４０１が移動するウェブ４の引き出し方向Ａ１の最上流の位置と、最下流の位置との間に配置されている。加工機構５００は、加工ツール５１０と、加工ツール５１０をウェブ４に接触させる駆動機構５２０とを有する。
【００２７】
加工ツール５１０は、例えば切断機構又は穴あけ機構などである。切断機構の例としては、ロータリーカッタやギロチンカッタ、レーザ切断機などであり、これらはユーザ自身がウェブ加工装置１００で加工するウェブ４の材質や厚みに応じて適切なものを選択すればよい。穴あけ機構は、ウェブ４の切断形状が切断機構と異なるだけで、切断機構と同様のものである。駆動機構５２０は、例えばエアシリンダや単軸ロボットなどであり、配置スペースの制約などに合わせ、ユーザが適切なものを選択すればよい。
【００２８】
次に、図１に示す固定把持機構６００について説明する。固定把持機構６００は、加工機構５００に対してウェブ４の引き出し方向Ａ１の上流側の位置であって、フリーローラ２２に対して引き出し方向Ａ１の下流側の位置に、架台１０１に固定して配置されている。固定把持機構６００は、引出機構４００の把持部４０１が移動可能なウェブ４の引き出し方向Ａ１の最上流の位置と最下流の位置との間に配置されている。固定把持機構６００は、第２把持部である把持部６０１を有する。把持部６０１にウェブ４を把持させておくことで、把持部４０１がウェブ４の把持を解放しても、ウェブ４が引き回し経路から脱落するのを防ぐことができる。
【００２９】
把持部６０１は、複数、本実施形態では２つの把持部材６１１，６１２と、把持部材６１１，６１２を互いに近接又は離間するように開閉駆動する駆動機構６１３とを有する。把持部材６１１及び把持部材６１２は、ウェブ４を把持するのに用いるものであり、互いに近接することでウェブ４を把持し、互いに離間することでウェブ４の把持を解放する。
【００３０】
駆動機構６１３は、ブラケット６１４を介して架台１０１に固定されている。駆動機構６１３は、例えばエアシリンダや電動チャックなどで構成されており、ウェブ４の把持力の調整が可能である。駆動機構６１３が電動チャックの場合、把持動作の加減速度を容易に調整することができるため、ウェブ４を把持する時にウェブ４に与える衝撃力を緩和することが可能になる。駆動機構６１３がエアシリンダの場合でも、不図示の緩和部材を設けることで、ウェブ４を把持する時にウェブ４に与える衝撃力を緩和することが可能になる。
【００３１】
把持部４０１がウェブ４を把持して、固定把持機構６００に対して、ウェブ４の引き出し方向Ａ１の上流側から下流側に把持部４０１を移動させるとき、駆動機構６１３は、把持部材６１１，６１２を所定の間隔以上に開ける。これにより、把持部４０１が把持部６０１に接触するのを防ぐことができる。逆に、把持部６０１がウェブ４を把持して、固定把持機構６００に対して、ウェブ４の引き出し方向Ａ１の下流側から上流側に把持部４０１を移動させるとき、駆動機構４０３は、把持部材４１１，４１２を所定の間隔以上に開ける。これにより、把持部４０１が把持部６０１に接触するのを防ぐことができる。このような構造にすることで、加工後の再引き出しを自動で行うことが可能になる。
【００３２】
ところで、一対のローラとダンサローラとでウェブを挟み込み、張力測定のために、ダンサローラにセンサ部を配置する構成とすると、これら複数のローラによりウェブに作用する摺動抵抗が高くなる。この摺動抵抗による摩擦力が検出される張力に重畳すると、張力の測定精度が低下する。
【００３３】
本実施形態では、ダンサローラではなく把持部４０１の把持部材４１１（図３）に、張力付加機構３００によってウェブ４に生じさせた張力を検出するためのセンサ部４３０が設けられている。センサ部４３０は、把持部材４１１の変形を検出することができれば、把持部材４１１とは別の箇所に配置されていてもよいが、装置を小型化するには、把持部材４１１に配置されているのが好ましい。センサ部４３０は、本実施形態では、歪ゲージである。なお、図１に示す把持部６０１には、把持部４０１とは異なり、力検出機能を有するセンサ部は設けられていない。
【００３４】
センサ部４３０は、ウェブ４に付加された張力に応じた信号として、把持部材４１１の変形に応じた信号を、制御システム７００に出力する。制御システム７００は、センサ部４３０から信号を取得し、この信号に対応する値として、ウェブ４に生じる張力の測定値を求める。制御システム７００は、キーボードやマウスなどの入力装置８００から張力の目標値のデータの入力を受け、予め、記憶部に保存しておく。制御システム７００は、求めた測定値と予め設定された目標値との偏差に基づき、張力付加機構３００をフィードバック制御して、ウェブ４に付加する張力を調整する。具体的には、制御システム７００は、求めた偏差に基づいて、ウェブロール２にかかるトルクをクラッチ３１１のオンオフによりＰＷＭ制御し、把持部４０１に把持されたウェブ４に付加する張力を調整する。制御システム７００におけるフィードバック制御は、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御のいずれであってもよい。
【００３５】
制御システム７００の具体的な構成について説明する。制御システム７００は、指令部の一例である制御装置７０１と、駆動制御部の一例であるドライバ７０２とを有する。制御装置７０１は、ＣＰＵ７１１と、ＲＯＭ７１２と、ＲＡＭ７１３と、Ｉ／Ｏ７１４とを有するコンピュータで構成されており、ドライバ７０２に指令を送り、装置全体を統括的に制御する。ドライバ７０２は、制御装置７０１の指令に従って、張力付加機構３００、引出機構４００、加工機構５００及び固定把持機構６００のそれぞれに含まれる駆動機構への電流を制御する。
【００３６】
制御装置７０１は、ウェブロール２の直径、支持機構２００の回転速度、引出機構４００の引出速度、センサ部４３０より取得した張力の測定値をパラメータとして求める。制御装置７０１は、そのパラメータを演算処理することにより、クラッチ３１１における適切な伝達トルクとなるトルク指令を、ドライバ７０２に出力する。
【００３７】
ドライバ７０２は、モータ３１２を、ウェブ４を引き出す方向Ａ１とは逆の方向Ａ２に駆動制御し、入力を受けたトルク指令に対応するトルクを実現するように、クラッチ３１１のオンオフを制御する。このフィードバック制御を高速の周期（例えば１ｍｓ）で行うことにより、ウェブ４に生じさせる張力が目標値に近づけられ、張力の変動が抑制される。
【００３８】
なお、モータ３１２をサーボモータとし、サーボモータにおける巻き取り方向Ａ２のトルクを制御することで、ウェブ４の張力を制御してもよい。この場合、クラッチ３１１を省略し、モータ３１２の軸を軸継ぎ手３１０に直結すればよい。この場合、クラッチ３１１を必要としないので、装置の簡易化することができ、トルク制御速度が向上する。
【００３９】
ここで、図２に示す支持機構２００の回転軸２０３は、図１に示すフリーローラ２２よりも上方に位置するように配置されている。この配置により、ウェブロール２の径が変化しても、フリーローラ２２におけるウェブ４の引き出し角度を一定に維持することが可能となり、引き出し角度による張力の測定値の変動を抑えることができる。
【００４０】
加工機構５００によるウェブ加工の動作について具体的に説明する。固定把持機構６００の把持部６０１にウェブ４が把持された状態で、引出機構４００の把持部４０１を、固定把持機構６００に対する方向Ａ１の上流側に移動させ、把持部４０１にウェブ４を把持させる。把持部４０１にウェブ４を把持させた後、把持部６０１にウェブ４を把持解放させ、把持部４０１を、加工機構５００よりも方向Ａ１の下流側に移動させてウェブ４をウェブロール２から引き出す。引出機構４００でウェブ４を引出した後、センサ部４３０を用いて測定した張力の測定値が目標値に収束したら、把持部６０１にウェブ４を把持させる。その後、加工機構５００の駆動機構５２０を動作させることで、加工ツール５１０を、ウェブ４において把持部６０１に把持された部分と把持部４０１に把持された部分との間の部分に接触させ、ウェブ４に所望の加工、例えば切断加工を施す。
【００４１】
ここで、測定値が目標値に収束するとは、測定値が、目標値を含む所定範囲内（例えば目標値±目標値の１％の範囲内）に収まることをいう。
【００４２】
本実施形態では、センサ部４３０が把持部４０１に配置されているので、ウェブ４において加工機構５００により加工させる部分の近傍の張力を高精度に測定することができる。
【００４３】
把持部材４１１と把持部材４１２とは、把持したウェブ４の張力により共に同様に変形するように形成されているのが好ましい。把持部材４１１，４１２は、先端部４２２，４３２を有する。先端部４２２，４３２は、ウェブ４に接触する部分である。具体的には、先端部４２２と先端部４３２とでウェブ４を挟み込んで保持する。よって、歪ゲージであるセンサ部４３０は、把持部材４１１において先端部４２２よりも根元側に配置されるのが好ましい。
【００４４】
本実施形態では、センサ部４３０は、複数の把持部材４１１，４１２のうち、ウェブ４の張力により変形する把持部材４１１の方向Ａ２の変形量に応じた信号を出力する。したがって、ダンサローラを配置してウェブの張力を検出する場合と比較して、ウェブ４にかかる抵抗が低減し、ウェブ４の張力を高精度に測定することができる。
【００４５】
また、センサ部４３０により把持部材４１１の変形を検出するようにしたので、省スペース化が図れ、ウェブ加工装置１００をコンパクト化することができる。ウェブ加工装置１００がコンパクト化されることで、ウェブ４の引き回し距離が短くなり、ウェブ４の引き回し作業の簡易化が実現できる。
【００４６】
なお、第１実施形態では、把持部材４１１にセンサ部４３０が設けられている場合について説明したが、把持部材４１２にもセンサ部が設けられているのが好ましい。この場合、これら複数のセンサ部は、把持部材４１１，４１２の互いに近接又は離間する方向Ｚに、互いに対向して配置されることになる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るウェブ加工装置について説明する。図４は、第２実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部である把持部４０１Ａの斜視図である。なお、第２実施形態のウェブ加工装置において把持部４０１Ａ以外の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図４に示すように、把持部４０１Ａは、複数、本実施形態では２つの把持部材４１１Ａ，４１２Ａと、把持部材４１１Ａ，４１２Ａを互いに近接又は離間する方向Ｚに開閉駆動する、第１実施形態と同様の駆動機構４０３とを有する。把持部材４１１Ａ及び把持部材４１２Ａは、ウェブ４を把持するのに用いるものであり、互いに近接することでウェブ４を把持し、互いに離間することでウェブ４の把持を解放する。
【００４９】
本実施形態では、把持部４０１Ａの把持部材４１１Ａには、張力付加機構３００（図１）によってウェブ４に生じさせた張力を検出するセンサ部４５０が設けられている。センサ部４５０は、ウェブ４に付加された張力に応じた信号として、把持部材４１１Ａの変形に応じた信号を、制御システム７００（図１）に出力する。なお、把持部６０１（図１）には、把持部４０１Ａとは異なり、力検出機能を有するセンサ部は設けられていない。本実施形態では、センサ部４５０が把持部材４１１Ａに配置されているので、ウェブ４において加工機構５００（図１）により加工させる部分の近傍の張力を高精度に測定することができる。
【００５０】
センサ部４５０及び把持部材４１１Ａ，４１２Ａの構成について、図４を参照しながら具体的に説明する。本実施形態では、センサ部４５０は、複数の把持部材４１１Ａ，４１２Ａのうち、ウェブ４の張力により変形する把持部材４１１Ａの方向Ａ２の変形量に応じた信号を出力する。したがって、一対のローラと、ダンサローラとを互い違いに配置してウェブの張力を検出する場合と比較して、ウェブ４にかかる摺動抵抗が低減し、ウェブ４の張力を高精度に測定することができる。
【００５１】
把持部材４１１Ａと把持部材４１２Ａとは、把持したウェブ４の張力により共に同様に変形するように形成されているのが好ましい。把持部材４１１Ａは、基部４２１、先端部４２２、及び基部４２１と先端部４２２との間に配置され、基部４２１と先端部４２２とを連結する連結部４２３を有する。本実施形態では、把持部材４１２Ａは、把持部材４１１Ａと同様、基部４３１、先端部４３２、及び基部４３１と先端部４３２との間に配置され、基部４３１と先端部４３２とを連結する連結部４３３を有する。
【００５２】
先端部４２２，４３２は、ウェブ４に接触する部分である。具体的には、先端部４２２と先端部４３２とでウェブ４を挟み込んで保持する。基部４２１，４３１は、連結部４２３，４３３を介して先端部４２２，４３２を支持する部分である。連結部４２３，４３３は、それぞれ１つのばね、具体的には板ばねで構成されており、先端部４２２と先端部４３２とで挟み込んだウェブ４の張力に応じた変形量で変形する。センサ部４５０は、把持部材４１１Ａの変形に応じた信号として、基部４２１に対する先端部４２２の変位量に応じた信号を制御システム７００（図１）に出力する。
【００５３】
把持部材４１１Ａ，４１２Ａの材質は、例えば樹脂や金属（鋼、ステンレスなど）である。連結部４２３，４３３は、方向Ａ１，Ａ２の厚みが先端部４２２，４３２よりも薄く形成され、方向Ａ１，Ａ２に変形しやすい弾性部として機能する。
【００５４】
把持部材４１１Ａが連結部４２３を有するので、把持部材４１１Ａは、ウェブ４の張力により引っ張られる方向、図４では方向Ａ２に変形しやすくなり、センサ部４５０において把持部材４１１Ａの変形の検出精度が高まる。そして、把持部材４１２Ａも連結部４３３を有することで、把持部材４１２Ａも把持部材４１１Ａと同様に変形するので、センサ部４５０を用いた張力の測定精度が向上する。
【００５５】
図５（ａ）は、把持部材４１１Ａの動作を説明するための模式図である。本実施形態では、センサ部４５０は、基部４２１に対する先端部４２２の、方向Ａ１と平行な方向、具体的には逆の方向Ａ２の変位量ｘに応じた信号を、制御システム７００に出力する。
【００５６】
図１に示す制御システム７００の制御装置７０１（ＣＰＵ７１１）は、センサ部４５０からの信号が示す変位量ｘを求め、予め実験等で求めておいた連結部４２３，４３３全体のばね係数ｋにより、張力の測定値Ｆを求める。具体的には、制御装置７０１（ＣＰＵ７１１）は、Ｆ＝ｋ×ｘの演算式に従って張力の測定値Ｆを求める。この場合、ｋ×ｘの演算を行ってもよいが、テーブルデータを用いて、ｘに対応するＦを求めてもよい。
【００５７】
センサ部４５０は、把持部材４１１Ａとは別の箇所に配置されていてもよいが、装置を小型化するには、把持部材４１１Ａに配置されているのが好ましい。センサ部４５０は、連結部４２３に配置される歪ゲージであってもよいが、広いレンジで検出可能な光学式のリニアエンコーダであるのが好ましく、本実施形態では、光学式のリニアエンコーダである。センサ部４５０は、スケール４５１と、スケール４５１から位置情報を検出する検出ヘッド４５２とを有する。本実施形態では、スケール４５１と検出ヘッド４５２とは、基部４２１と先端部４２２との間に配置されている。スケール４５１は、基部４２１及び先端部４２２のうちの一方、本実施形態では先端部４２２に配置され、検出ヘッド４５２は、基部４２１及び先端部４２２のうちの他方、本実施形態では基部４２１に、スケール４５１と対向するように配置されている。検出ヘッド４５２の配線を考慮すると、検出ヘッド４５２は、基部４２１に配置するのが好ましい。
【００５８】
検出ヘッド４５２は、不図示の発光素子と不図示の受光素子とを有する反射型の光学センサで構成されており、変位量ｘに応じた信号を出力する。スケール４５１において検出ヘッド４５２に対向するパターン面には、不図示のスケールパターンが配置されている。スケールパターンは、例えば濃淡や反射率を特定のパターンで異ならせて配置することにより構成される。
【００５９】
なお、スケールパターンは、検出演算の方式によっては１条のみで構成されていてもよいが、例えば配置位相の異なる濃淡パターンを複数条配置して構成されていてもよい。スケールパターンのピッチは、位置検出に必要とされる分解能などに応じて決定すればよく、例えばμｍオーダのピッチが好ましい。
【００６０】
張力測定に求められる張力の分解能をｆとする。また、検出ヘッド４５２において検出可能なスケール４５１と検出ヘッド４５２との相対移動量の分解能をｄとする。分解能ｆの張力が先端部４２２に作用したとき、連結部４２３が変形して生じるスケール４５１と検出ヘッド４５２との相対変位量をｘとする。その場合、スケール４５１と検出ヘッド４５２との相対移動量の分解能ｄと相対変位量ｘとの関係は、
ｄ≦ｘ  …  （１）
である。
【００６１】
連結部４２３は、把持部材４１１Ａにウェブ４の張力が作用したとき、変形の大部分を担う箇所であり、連結部４２３の寸法が張力測定精度に大きく影響する。図５（ｂ）は、連結部４２３の説明図である。連結部４２３は、直方体形状の１枚の板ばねで構成されている。図５（ｂ）に示すように、連結部４２３においてウェブ４の張力により引っ張られる方向Ａ２の厚みをＳ、ウェブ面に平行でかつ方向Ａ２に垂直な方向の幅をＷ、ウェブ面に垂直な方向、即ちウェブ４を把持する把持方向の高さをＨとする。
【００６２】
本実施形態では、連結部４２３の厚みＳと高さＨを、把持部材４１１Ａ，４１２Ａに張力が作用した時の連結部４２３の変形量が上記の式（１）を満たすように設定する。
また、連結部４２３の厚みＳと幅Ｗとは、
Ｗ≧２×Ｓ  …  （２）
を満たすように設定するのが好ましい。すなわち、連結部４２３は、幅Ｗよりも厚みＳが小さく構成されるのが好ましい。このような寸法設定を採用することにより、連結部４２３は、張力により引っ張られる方向Ａ２に関しては変形し易い低剛性、それ以外の方向、特に把持方向に関しては変形し難い高剛性となるように、連結部４２３の剛性に異方性を持たせることができる。
【００６３】
連結部４２３の高さＨは、式（１）に示される必要分解能を満たす範囲内で、例えば幅Ｗよりも小さくするのが好ましい。これにより、ウェブの張力により引っ張られる方向Ａ２以外の方向、特に把持方向に関しては変形し難い高剛性を確保し、ウェブの張力により引っ張られる方向Ａ２に関しては必要分解能を満たす低剛性を得ることができる。
【００６４】
よって、把持部材４１１Ａ，４１２Ａは、方向Ａ２には小さな張力によって大きな変形量を得ることができる。このため、光学式エンコーダであるセンサ部４５０を用いて高精度かつ高分解能に変位検出が可能であり、これにより張力測定の必要分解能が向上し、また張力測定の高精度化が可能となる。
【００６５】
把持部材４１１Ａ，４１２Ａは、張力により引っ張られる方向以外の方向、即ち把持方向の力に関しては変形しにくい高剛性を示す。このため、把持部材４１１Ａ，４１２Ａは、ウェブ４を把持する時に、把持方向に加わる把持力で変形を起こしにくくなり、把持力に起因したセンサ部４５０の検出誤差を低減することができる。また、把持部材４１１Ａ，４１２Ａは、把持力で変形しにくいことからウェブ把持時の片当たりが発生しにくくなる。したがって、把持部材４１１Ａ，４１２Ａに強い把持力が作用しても、把持部材４１１Ａ，４１２Ａにおいてウェブ４が滑りにくくなり、ウェブ４の加工精度の低下が防止される。
【００６６】
把持部材４１１Ａ，４１２Ａにおいて、基部４２１，４３１と、先端部４２２，４３２と、連結部４２３，４３３とを別部材とし、ねじ止め、接着、溶接などで結合する方法もあるが、これらを一体に形成するのが好ましい。その手法として、金属材や樹脂材の削り出し加工や鋳造などにより形成することが考えられる。基部、先端部及び連結部を一体に製造することにより、把持部材４１１Ａ，４１２Ａを高精度に製造することができ、センサ部４５０において基部に対する先端部の変位量を高精度に検出することが可能になる。また、一体で製作することで部品点数を少なくでき、装置コストを下げることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態のウェブ加工装置について説明する。図６は、第３実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。第３実施形態の第１把持部である把持部４０１Ａは、第２実施形態と同様、把持部材４１１Ａ，４１２Ａと、把持部材４１１Ａ，４１２Ａを互いに近接又は離間する方向Ｚに開閉駆動する駆動機構４０３とを有する。
【００６８】
第２実施形態では、ウェブ加工装置が、一対の把持部材４１１Ａ，４１２Ａのうち、一方の把持部材４１１Ａの変形を検出するように、把持部材４１１Ａに対応するセンサ部４５０を備える場合について説明した。第３実施形態では、ウェブ加工装置は、一対の把持部材４１１Ａ，４１２Ａの両方の変形を検出するように、把持部材４１１Ａに対応するセンサ部４５０と、把持部材４１２Ａに対応するセンサ部４６０とを備える。第３実施形態のウェブ加工装置において、これ以外の構成は、第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
センサ部４６０は、センサ部４５０と同様の構成であり、スケール４６１と、検出ヘッド４６２とを有する。ウェブ４に生じる張力Ｆは、把持部材４１１Ａの変位量をｘ１、把持部材４１１Ａのばね係数をｋ１、把持部材４１２Ａの変位量をｘ２、把持部材４１２Ａのばね係数をｋ２とすると、Ｆ＝ｋ１×ｘ１＋ｋ２×ｘ２で求まる。したがって、第３実施形態では、図１に示す制御システム７００の制御装置７０１（ＣＰＵ７１１）は、Ｆ＝ｋ１×ｘ１＋ｋ２×ｘ２で張力の測定値を求める。
【００７０】
第３実施形態によれば、複数のセンサ部４５０，４６０が、複数の把持部材４１１Ａ，４１２Ａに配置されることで、複数のセンサ部４５０，４６０が、把持部材４１１Ａ，４１２Ａの互いに近接又は離間する方向に、互いに対向して配置されている。制御装置７０１（ＣＰＵ７１１）は、各センサ４５０，４６０からの信号により、ウェブ４の表面と裏面それぞれの張力を求めることができるので、ウェブ４の張力を高精度に求めることができ、もってウェブ４に高精度な加工を施すことができる。
【００７１】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態のウェブ加工装置について説明する。図７は、第４実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の把持部材の模式図である。第４実施形態の第１把持部の複数の把持部材のうちの把持部材４１１Ｂは、第１〜第３実施形態の把持部材４１１，４１１Ａと構成が異なる。
【００７２】
把持部材４１１Ｂは、基部４２１と、先端部４２２と、基部４２１と先端部４２２とを連結する連結部４２３Ｂとを有する。基部４２１と、先端部４２２との間には、スケール４５１及び検出ヘッド４５２を有する第２実施形態と同様の構成のセンサ部４５０が配置されている。
【００７３】
連結部４２３Ｂは、第２，第３実施形態の連結部４２３と異なり、複数、第４実施形態では２つのばねを含んでいる。各ばねは、第２，第３実施形態の連結部４２３を構成するばねと同じ構成である。連結部４２３Ｂを構成する複数のばねは、方向Ａ１，Ａ２に間隔をあけて並設されている。なお、複数の把持部材のうち把持部材４１１Ｂについて説明したが、他の把持部材も、把持部材４１１Ｂと同様、基部、先端部及び連結部を有する構成であるのが好ましい。
【００７４】
第４実施形態では、連結部４２３Ｂは複数のばねを有する。このため、把持部材４１１Ｂの先端部４２２は、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と平行を保った状態で変位しやすくなる。これにより、スケール４５１と検出ヘッド４５２の光学的距離を一定に保つことができ、ウェブ４の加工精度が低下するのを効果的に防止することができる。
【００７５】
なお、第４実施形態では、把持部材４１１Ｂにセンサ部４５０が配置されているが、第３実施形態のように、他の把持部材にもセンサ部が配置されているのが好ましい。
【００７６】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態のウェブ加工装置について説明する。図８は、第５実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。第５実施形態の第１把持部である把持部４０１Ｃは、把持部材４１１Ｃ，４１２Ｂと、把持部材４１１Ｃ，４１２Ｂを互いに近接又は離間する方向Ｚに開閉駆動する、第１実施形態と同様の駆動機構４０３とを有する。
【００７７】
把持部材４１１Ｃは、第４実施形態と同様、基部４２１、先端部４２２及び連結部４２３Ｂを有する。把持部材４１２Ｂは、基部４３１、先端部４３２、及び基部４３１と先端部４３２とを連結する連結部４３３Ｂを有する。連結部４３３Ｂは、連結部４２３Ｂと同様の構成であり、複数、第５実施形態では２つのばねを有する。
【００７８】
把持部材４１１Ｃは、センサ部４５０のスケール及び検出ヘッドのうちの一方を支持する支持部材４７１Ｃを更に有する。支持部材４７１Ｃは、基部４２１又は先端部４２２、第５実施形態では基部４２１に、連結部４２３Ｂと間隔をあけて固定されている。
【００７９】
図９は、把持部材４１１Ｃにおける連結部４２３Ｂから支持部材４７１Ｃを取り外した状態を示す斜視図である。図９に示すように、センサ部４５０の検出ヘッド４５２が支持部材４７１Ｃに取り付けられ、スケール４５１が先端部４２２に取り付けられる。
【００８０】
本実施形態では、支持部材４７１Ｃが、一対の側板と、一対の側板をつなぐ底板とで構成されたＵ字形状の部材であり、底板に検出ヘッド４５２が固定される。そして、支持部材４７１Ｃが、連結部４２３Ｂの２つのばねの間に配置され、基部４２１に固定される。
【００８１】
このように、基部４２１又は先端部４２２に固定される支持部材４７１Ｃに、スケール４５１又は検出ヘッド４５２が固定されるので、スケール４５１と検出ヘッド４５２との距離が短くなる。これにより、検出光の減衰量が低減され、検出ヘッド４５２において検出される変位量の分解能を向上させることができる。また、検出ヘッド４５２が支持部材４７１Ｃに囲われることで、検出ヘッド４５２に埃が付着しにくくなる。
【００８２】
なお、連結部４２３Ｂと支持部材４７１Ｃとで形成される図８に示す隙間Ｃ１に、高伸縮性を有する不図示のフィルム材等を配置して隙間Ｃ１を埋めてもよい。これにより、スケール４５１及び検出ヘッド４５２に埃が付着しにくくなる。
【００８３】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１０は、第６実施形態に係るウェブ加工装置の第１把持部の斜視図である。第６実施形態の第１把持部である把持部４０１Ｄは、把持部材４１１Ｃ，４１２Ｃと、把持部材４１１Ｃ，４１２Ｃを互いに近接又は離間する方向Ｚに開閉駆動する、第１実施形態と同様の駆動機構４０３とを有する。
【００８４】
把持部材４１１Ｃは、第５実施形態で説明した通りの構成であり、支持部材４７１Ｃを有し、支持部材４７１Ｃには、センサ部４５０のスケール及び検出ヘッドのうち、一方が支持されている。
【００８５】
第６実施形態では、把持部材４１１Ｃと同様、把持部材４１２Ｃにもセンサ部４６０が設けられており、把持部材４１２Ｃは、把持部材４１１Ｃと同様、支持部材４８１Ｃを有する。支持部材４８１Ｃには、センサ部４６０のスケール及び検出ヘッドのうち、一方が支持されている。支持部材４８１Ｃは、一対の側板と、一対の側板をつなぐ底板とで構成されたＵ字形状の部材であり、底板にスケール又は検出ヘッドが固定される。支持部材４８１Ｃにより、センサ部４５０と同様、センサ部４６０における検出精度が向上する。また、支持部材４８１Ｃにより、センサ部４６０に埃が付着するのを防止することができる。なお、連結部４３３Ｂと支持部材４８１Ｃとで形成される隙間に、高伸縮性を有する不図示のフィルム材等を配置して隙間を埋めてもよい。
【００８６】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１１は、第７実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｅの斜視図である。ウェブ加工装置１００Ｅは、幅広のウェブ４からなるウェブロール２を支持する、第１実施形態と同様の構成の支持機構２００と、第１実施形態と同様の構成の張力付加機構３００と、第１実施形態と同様の構成の加工機構５００と、を備える。また、ウェブ加工装置１００Ｅは、第１実施形態と同様の構成の制御システム７００を備える。
【００８７】
第７実施形態では、幅広のウェブ４に対応して、ウェブ加工装置１００Ｅは、第１〜第６実施形態のいずれかの第１把持部と同様の構成の第１把持部を複数備える引出機構４００Ｅを有する。各第１把持部には、第１〜第６実施形態で説明したセンサ部が設けられている。引出機構４００Ｅに含まれる複数の第１把持部は、ウェブ４の幅方向の両側に分かれて配置されている。
【００８８】
第７実施形態では、引出機構４００Ｅは、複数の第１把持部として、２つの把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２を有する。把持部４０１Ｅ１は、ウェブ４の幅方向の一方側、把持部４０１Ｅ２は、ウェブ４の幅方向の他方側に配置されている。２つの把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２により、ウェブ４の幅方向の両端部が把持されることになる。
【００８９】
よって、第７実施形態によれば、幅広のウェブ４であっても、複数の把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２によりウェブ４が把持されるので、ウェブ４が垂れ下がるのを防止でき、加工機構により高精度に加工することができる。
【００９０】
なお、ウェブ加工装置１００Ｅは、複数の第２把持部である複数の把持部６０１Ｅ１，６０１Ｅ２を有する固定把持機構６００Ｅを備える。複数（本実施形態では２つ）の把持部６０１Ｅ１，６０１Ｅ２は、第１把持部と同様、ウェブ４の幅方向の両側に分かれて配置されている。具体的には、把持部６０１Ｅ１は、ウェブ４の幅方向の一方側、把持部６０１Ｅ２は、ウェブ４の幅方向の他方側に配置されている。
【００９１】
２つの把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２を搭載したウェブ加工装置１００Ｅは、ウェブ４が蛇行した時に発生するウェブ４の幅方向の端部における張力差を検知することができる。すなわち、把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２には、それぞれセンサ部が配置されているので、ウェブ４の幅方向の一方の端部と、ウェブ４の幅方向の他方の端部との張力差を、制御システム７００により計測することができる。両方の把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２それぞれに、蛇行補正機構４１４を設けることで、左右の張力の偏りに応じて、蛇行を補正することが可能になる。蛇行補正機構４１４は、例えば、エアシリンダや単軸ロボットを駆動機構４０３に搭載することで実現する。蛇行補正機構４１４は、ウェブ４の蛇行に応じて、蛇行を解消する方向に動作し、蛇行補正を行う。
【００９２】
なお、第７実施形態では、引出機構４００Ｅが２つの把持部４０１Ｅ１，４０１Ｅ２を有する場合について説明したがこれに限定するものではない。第１把持部を１つ有する引出機構を、ウェブ４の幅方向に２つ配置してもよい。この構成によっても、ウェブ４の蛇行検出及び蛇行補正を行うことが可能である。ウェブ蛇行検出の原理は、第７実施形態と同様であるが、この方法の場合、左右の把持部は、それぞれの独立した引出機構に搭載されているため、独立して駆動することができ、蛇行補正機構４１４を搭載することなく蛇行補正を行うことができる。上記のような構成により、ウェブの蛇行検出および蛇行補正が可能となり、ウェブの加工精度を向上させることができる。
【００９３】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１２は、第８実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｆの説明図である。第８実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｆは、第１〜第７実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｆの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【００９４】
ウェブ加工装置１００Ｆは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｆと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｆは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【００９５】
ウェブロール２からウェブ４を引き出し、高精度にウェブ４を加工するには、一定の張力をウェブ４に付加する必要がある。そのため、制御システム７００Ｆは、ウェブ４に生じる張力が目標値から外れた場合、モータ３１２のトルクを制御することで、一定の張力をウェブ４に付加するように制御する。
【００９６】
第８実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｆは、指令部である制御装置７０１Ｆと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｆのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｆにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図１２には、この制御装置７０１Ｆにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＦのＣＰＵ７１１（図１）は、予めＲＯＭ７１２（図１）などに格納されたプログラムを実行することにより、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６として機能する。
【００９７】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。
【００９８】
測定部７２１は、把持部４０１に設けられたセンサ部４３０から、ウェブ４に付加された張力に応じた信号を取得して、この信号からウェブ４に生じる張力の測定値Ｆを求める。
【００９９】
減算部７２２及び張力制御部７２３は、Ｐ制御、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御などにより、張力を目標値Ｆ＊に近づけるようにフィードバック制御を行う。具体的に説明すると、減算部７２２は、張力の測定値Ｆと目標値Ｆ＊との偏差ΔＦを求める。張力制御部７２３は、偏差ΔＦに応じて、張力を目標値Ｆ＊に近づけるトルク指令値τ０＊を求める。張力の目標値Ｆ＊は、入力装置８００によってユーザが設定する。
【０１００】
ウェブ４を高速に引き出す際、ウェブ４の引き出し速度とモータ３１２の巻出し速度とに速度差が生じると、ウェブロール２のイナーシャ（慣性力）により、ウェブ４が伸縮し、張力の振動（時間変化）が発生することがある。張力の振動が発生すると、引き出し後も張力の振動が続き、加工する位置が定まらないため、張力が目標値に収束するまで、加工を待機させておく必要がある。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６により、測定値Ｆの時間変化量に応じてトルク指令値τ０＊を補正し、補正したトルク指令値τ＊を生成する。
【０１０２】
具体的に説明すると、微分演算部７２４は、張力の測定値Ｆの時間変化量として、以下の式（３）を用いて、時間微分の演算を行う。ここで、現在の時刻をＴｎ［ｓ］、１つ前の周期の時刻をＴｂ［ｓ］、１つ前の周期で測定した張力の測定値をＦｂ［Ｎ］、現在の時刻で測定した張力の測定値をＦｎ［Ｎ］、張力値を時間微分した値をＦ（・）［Ｎ／ｓ］とする。なお、式（３）におけるＦの上付きドットは、時間の一階微分を示し、文章中は、便宜上（・）で表記する。時間微分は、一定の周期、例えば上述の１０［ｍｓ］で行われる。
【数１】
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【０１０３】
ゲイン乗算部７２５は、時間変化量Ｆ（・）に、ゲイン値Ｇを乗算することにより、補正値τＲを求める（τＲ＝Ｆ（・）×Ｇ）。ここで、ゲイン値Ｇは、トルク指令値の次元に変換するためのものであり、予め決められた値であり、定数である。加算部７２６は、補正値τＲをトルク指令値τ０＊に加える補正を行い、トルク指令値τ＊を求める（τ＊＝τ０＊＋τＲ）。
【０１０４】
ドライバ７０２は、トルク指令値τ＊に対応するトルクを張力付加機構３００のモータ３１２に発生させて、張力付加機構３００においてウェブ４に付加させる張力を調整する。具体的には、ドライバ７０２は、トルク指令値τ＊に応じた電流をモータ３１２へ出力し、モータ３１２が発生するトルクを制御する。
【０１０５】
トルク指令値τ０＊により、モータ３１２を、ウェブ４を引き出す方向Ａ１とは逆の方向Ａ２に駆動して、ウェブ４を方向Ａ２に引っ張り、ウェブ４に張力を付与するのに必要なトルクを発生させる。そして、補正値τＲにより、トルク指令値τ０＊を、振動する張力が目標値Ｆ＊に早く収束するように微調整するものである。
【０１０６】
具体的には、振動する張力によりウェブ４の張力が強くなった時には、その変化量に相当するトルクでウェブロール２を巻き出し、ウェブ４を緩めることで、張力の増加を打消し、張力の振動を抑制する。そのため、ウェブロール２から引き出したウェブ４の伸縮により発生する張力の振動が早く整定（収束）される。これにより、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１０７】
図１３は、第８実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。図２６は、比較例のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。なお、比較例のウェブ加工装置は、図１２において、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６を省略したものである。
【０１０８】
図１３及び図２６には、張力の目標値Ｆ＊＝０．４［Ｎ］として、実験を行った結果を示している。図１３及び図２６において、横軸は時間［ｓ］、縦軸は張力［Ｎ］を表している。また、目標値の±１％の範囲に振動が収まった場合を、張力の振動が整定した、即ち張力が目標値に収束したとする。また、張力制御部７２３におけるフィードバック制御は、ＰＩ制御として実験を行った。
【０１０９】
図２６に示すように、比較例では、引き出しが終わった時刻から振動が整定する時刻までの時間（以下、整定時間）が、０．８［ｓ］であることがわかる。これに対して、図１３に示すように、第８実施形態では、補正値τＲでトルク指令値τ０＊を補正することで、整定時間が０．６［ｓ］となり、比較例に比べて０．２［ｓ］短くなっていることがわかる。これにより、第８実施形態によれば、張力が目標値に収束する時間、即ち整定時間が短縮されることが確認できる。
【０１１０】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１４は、第９実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｇの説明図である。第９実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｇは、第１〜第８実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｇの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１１１】
ウェブ加工装置１００Ｇは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｇと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｇは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１１２】
第９実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｇは、指令部である制御装置７０１Ｇと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｇのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｇにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図１４には、この制御装置７０１Ｇにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＧのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｇ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６として機能する。
【０１１３】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｇ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定するものではない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１１４】
第９実施形態では、ゲイン演算部７２９Ｇは、時間変化量Ｆ（・）に乗算するゲイン値Ｇを、基準位置に対する方向Ａ１のウェブ４の引き出し距離に応じて変更する。ウェブ４の引き出し距離は、把持部４０１が基準位置に対して方向Ａ１に移動する距離である。距離演算部７２７Ｇは、ウェブ４の引き出し距離を演算する。
【０１１５】
図１５（ａ）は、引出機構によりウェブを引き出すときの模式図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す引き出し距離の場合に発生する振動を模式的に示すグラフである。図１５（ｃ）は、引出機構によりウェブを引き出すときの模式図であり、図１５（ｄ）は、図１５（ｃ）に示す引き出し距離の場合に発生する振動を模式的に示すグラフである。図１５（ｄ）には、図１５（ａ）よりも更にウェブ４を引き出した状態を図示している。ウェブ４が引き出されると、ウェブ４が伸縮して、ばねのように振動が発生する。図１５（ａ）から図１５（ｃ）のように、ウェブ４を引き出した距離が長くなると、ばねが長くなるのと同様に、図１５（ｂ）から図１５（ｄ）のように、伸縮量（変位量）も大きくなる。
【０１１６】
ウェブ４の張力の振動を抑えるためには、ウェブ４の変位量に合わせたトルク指令値τ＊を、モータ３１２を駆動するドライバ７０２に与える必要があり、そのためには、ウェブ４の引き出し距離に応じて補正値τＲを変える必要がある。
【０１１７】
そこで、本実施形態では、ゲイン演算部７２９Ｇは、ウェブ４の引き出し距離が長くなるのに応じて、ゲイン値Ｇが大きくなるように変更する。これにより、ウェブ４の張力の振動がより早く整定され、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１１８】
図１６は、第９実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。図１６には、張力の目標値Ｆ＊＝０．４［Ｎ］として、実験を行った結果を示している。図１６において、横軸は時間［ｓ］、縦軸は張力［Ｎ］を表している。また、目標値の±１％の範囲に振動が収まった場合を、張力の振動が整定した、即ち張力が目標値に収束したとする。また、張力制御部７２３におけるフィードバック制御は、ＰＩ制御としてシミュレーションを行った。
【０１１９】
図１６に示すように、第９実施形態では、補正値τＲを求めるゲイン値Ｇを、ウェブ４の引き出し距離に応じて変更することで、整定時間が０．１［ｓ］となり、第８実施形態と比べて０．５［ｓ］短くなっていることがわかる。これにより、第９実施形態によれば、張力が目標値に収束する時間、即ち整定時間が、更に短縮されることが確認できる。
【０１２０】
本実施形態では、距離演算部７２７Ｇは、ウェブ４の引き出し距離を求める。具体的に説明すると、距離演算部７２７Ｇは、引出機構４００の駆動機構４０２に指令する駆動指令値に基づいてウェブ４の引き出し距離を推定する。つまり、駆動機構４０２は、把持部４０１を駆動指令値に従って制御を行っているので、この駆動指令値により把持部４０１の移動距離、即ちウェブ４の引き出し距離を求めることができる。
【０１２１】
［第１０実施形態］
次に、第１０実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１７は、第１０実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｈの説明図である。第１０実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｈは、第１〜第９実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｈの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１２２】
ウェブ加工装置１００Ｈは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｈと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｈは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１２３】
第１０実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｈは、指令部である制御装置７０１Ｈと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｈのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｈにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図１７には、この制御装置７０１Ｈにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＨのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｈ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６として機能する。
【０１２４】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｈ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定するものではない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行い、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１２５】
第１０実施形態では、距離演算部７２７Ｈにおける距離を求める方法が、第９実施形態の距離演算部７２７Ｇにおける距離を求める方法と異なる。即ち、引出機構４００の駆動機構４０２には、エンコーダ９０１が設けられている。エンコーダ９０１は、例えばリニアエンコーダである。エンコーダ９０１は、把持部４０１の移動位置に応じたエンコーダ値を出力する。距離演算部７２７Ｈは、エンコーダ値を取得し、エンコーダ値に基づいてウェブ４の引き出し距離を求める。
【０１２６】
第１０実施形態では、第９実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離を求めることができ、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離に応じてゲイン値Ｇを変更する。これにより、第１０実施形態によれば、第９実施形態と同様、張力の振動がより早く整定され、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１２７】
なお、エンコーダ９０１の代わりに、モータに設けられたロータリエンコーダ、又はレーザ測定器などを用いて、把持部４０１の移動距離、即ちウェブ４の引き出し距離を求めてもよい。
【０１２８】
［第１１実施形態］
次に、第１１実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１８は、第１１実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｉの説明図である。第１１実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｉは、第１〜第１０実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｉの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１２９】
ウェブ加工装置１００Ｉは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｉと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｉは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１３０】
第１１実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｉは、指令部である制御装置７０１Ｉと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｉのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｉにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図１８には、この制御装置７０１Ｉにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＩのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｉ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６として機能する。
【０１３１】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｉ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定するものではい。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行い、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１３２】
第１１実施形態では、距離演算部７２７Ｉにおける距離を求める方法が、第９実施形態の距離演算部７２７Ｇ、又は第１０実施形態の距離演算部７２７Ｈにおける距離を求める方法と異なる。即ち、ロール径測定器の一例である距離センサ９０２を用いて、ウェブロール２の径を測定する。また、回転角度測定器の一例であるエンコーダ９０３を用いて、ウェブロール２の回転角度を測定する。距離演算部７２７Ｉは、ウェブロール２の径の測定値と回転角度の測定値を用いて、ウェブ４の引き出し距離を演算する。
【０１３３】
距離センサ９０２は、ターゲットとなるウェブロール２の外周面にＬＥＤ等のレーザ光源からレーザ光を照射するとともに、そのレーザ光の反射光を受光部で受光する。これにより、距離センサ９０２からロール外周面までの距離を測定することができる。距離センサ９０２からウェブロール２の外周面までの距離は、ウェブロール２の外径が大きくなるほど小さくなる。したがって、距離センサ９０２は、例えばウェブロール２の回転中に距離センサ９０２からウェブロール２の外周面までの距離を、所定の時間刻み、例えばウェブロール２の回転周期の１／ｎの時間刻みで連続的にサンプリングする。例えば、ｎ＝１０回にわたってサンプリングする。距離センサ９０２は、この測定結果をサンプリング回数ｎで割って平均値を求めることにより、ウェブロール２の外径を測定する。なお、距離センサ９０２として、レーザ光を用いた非接触式のセンサの場合について説明したが、接触式のセンサであってもよく、ウェブロール２の径を測定できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【０１３４】
エンコーダ９０３は、ウェブロール２の回転角度を測定するのに用いるものであり、例えばモータ３１２に設けられたロータリエンコーダである。なお、エンコーダ９０３は、ロータリエンコーダに限定するものではない。また、回転角度測定器は、エンコーダ９０３に限らず、ウェブロール２の回転角度を測定するものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【０１３５】
距離演算部７２７Ｉは、ウェブロール２の径とウェブロール２の回転角度から、ウェブ４の引き出し距離を演算する。演算方法は以下の通りになる。ウェブロール２の半径をｒａ［ｍ］、ウェブロール２の回転角度をθａ［ｒａｄ］とする。距離演算部７２７Ｉは、ウェブ４の引き出し距離を、ｒａ×θａ［ｍ］で求める。
【０１３６】
第１１実施形態では、第９、第１０実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離を求めることができ、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９、第１０実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離に応じてゲイン値Ｇを変更する。これにより、第１１実施形態によれば、第９、第１０実施形態と同様、張力の振動がより早く整定され、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１３７】
［第１２実施形態］
次に、第１２実施形態のウェブ加工装置について説明する。図１９は、第１２実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｊの説明図である。第１２実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｊは、第１〜第１１実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｊの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１３８】
ウェブ加工装置１００Ｊは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｊと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｊは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１３９】
第１２実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｊは、指令部である制御装置７０１Ｊと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｊのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｊにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図１９には、この制御装置７０１Ｊにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＪのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｊ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６として機能する。
【０１４０】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、距離演算部７２７Ｊ、ゲイン演算部７２９Ｇ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定するものではない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行い、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１４１】
第１２実施形態では、距離演算部７２７Ｊにおける距離を求める方法が、第９〜第１１実施形態の距離演算部７２７Ｇ，７２７Ｈ，７２７Ｉにおける距離を求める方法と異なる。即ち、距離演算部７２７Ｊは、引出機構４００からの起動中信号を受信し、この信号がオンしている間、内部カウンタにより計時することによって、引き出し時間を測定する。また、距離演算部７２７Ｊは、引出機構４００に設けた速度計９０４から、ウェブ４の引き出し速度、即ち把持部４０１の移動速度の値を取得する。距離演算部７２７Ｊは、測定した引き出し時間を用いて、ウェブ４の引き出し距離を演算する。ウェブ４の引き出し距離の演算方法は以下の通りである。即ち、距離演算部７２７Ｊは、引き出し速度をｖｂ［ｍ／ｓ］、測定した引き出し時間をｔｂ［ｓ］、引き出し距離をＬｂ［ｍ］とすると、Ｌｂ＝ｖｂ×ｔｂ［ｍ］で引き出し距離を求める。
【０１４２】
第１２実施形態では、第９〜第１１実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離を求めることができ、ゲイン演算部７２９Ｇは、第９〜第１１実施形態と同様、ウェブ４の引き出し距離に応じてゲイン値Ｇを変更する。これにより、第１２実施形態によれば、第９〜第１１実施形態と同様、張力の振動がより早く整定され、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１４３】
［第１３実施形態］
次に、第１３実施形態のウェブ加工装置について説明する。図２０は、第１３実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｋの説明図である。第１３実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｋは、第１〜第１２実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｋの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１４４】
ウェブ加工装置１００Ｋは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｋと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｋは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１４５】
第１３実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｋは、指令部である制御装置７０１Ｋと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｋのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｋにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図２０には、この制御装置７０１Ｋにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＫのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｋ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６として機能する。
【０１４６】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｋ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定されない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１４７】
第１３実施形態では、ロール径演算部７２７Ｋは、ウェブロール２の径のデータを事前にパラメータとして求めておく。ゲイン演算部７２９Ｋは、ロール径演算部７２７Ｋから取得したウェブロール２の径を用いて、ゲイン値Ｇを決定する。具体的には、ゲイン演算部７２９Ｋは、ゲイン値Ｇを、ウェブロール２の径が小さくなるのに応じて、小さくなるように変更する。即ち、ウェブロール２の径が小さくなるほど、イナーシャが小さくなるため、それに応じて、ゲイン値Ｇを小さくする。
【０１４８】
ゲイン演算部７２９Ｋによって演算されたゲイン値Ｇは、ゲイン乗算部７２５において微分演算により求められた時間変化量Ｆ（・）と乗算されて、加算部７２６においてトルク指令値τ０＊に加算され、補正されたトルク指令値τ＊が求められる。
【０１４９】
第１３実施形態によれば、ウェブロール２から引き出したウェブ４の伸縮により発生する張力の振動が早く整定（収束）される。これにより、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１５０】
図２１は、第１３実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。図２１には、張力の目標値Ｆ＊＝０．４［Ｎ］として、実験を行った結果を示している。図２１において、横軸は時間［ｓ］、縦軸は張力［Ｎ］を表している。また、目標値の±１％の範囲に振動が収まった場合を、張力の振動が整定した、即ち張力が目標値に収束したとする。また、張力制御部７２３におけるフィードバック制御は、ＰＩ制御として実験を行った。
【０１５１】
図２１に示すように、第１３実施形態では、補正値τＲを求めるゲイン値Ｇを、ウェブロール２の径に応じて変更することで、整定時間が０．３［ｓ］となり、第８実施形態と比べて０．３［ｓ］短くなっていることがわかる。これにより、第１３実施形態によれば、張力が目標値に収束する時間、即ち整定時間が、更に短縮されることが確認できる。
【０１５２】
［第１４実施形態］
次に、第１４実施形態のウェブ加工装置について説明する。図２２は、第１４実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｌの説明図である。第１４実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｌは、第１〜第１３実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｌの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１５３】
ウェブ加工装置１００Ｌは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｌと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｌは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１５４】
第１４実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｌは、指令部である制御装置７０１Ｌと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｌのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｌにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図２２には、この制御装置７０１Ｌにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＬのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｌ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６として機能する。
【０１５５】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｌ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定されない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行い、ゲイン演算部７２９Ｋは、第１３実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１５６】
第１４実施形態では、ロール径演算部７２７Ｌにおいてウェブロール２の径を求める方法が、第１３実施形態のロール径演算部７２７Ｋにおいてウェブロール２の径を求める方法と異なる。即ち、ロール径演算部７２７Ｌは、ロール径測定器の一例である距離センサ９０２を用いて、ウェブロール２の径を測定する。このような構成にすることで、稼働中に変化する、ウェブロール２の径の大きさに応じたフィードバック値を、ゲイン演算部７２９Ｋに与えることができ、張力の振動をより早く整定することができる。これにより、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１５７】
［第１５実施形態］
次に、第１５実施形態のウェブ加工装置について説明する。図２３は、第１５実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｍの説明図である。第１５実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｍは、第１〜第１４実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｍの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１５８】
ウェブ加工装置１００Ｍは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｍと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｍは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１５９】
第１５実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｍは、指令部である制御装置７０１Ｍと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｍのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｍにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図２３には、この制御装置７０１Ｍにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＭのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｍ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６として機能する。
【０１６０】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、ロール径演算部７２７Ｍ、ゲイン演算部７２９Ｋ及び加算部７２６を、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定されない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５及び加算部７２６は、第８実施形態で説明した通りに処理を行い、ゲイン演算部７２９Ｋは、第１３実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１６１】
第１５実施形態では、ロール径演算部７２７Ｍにおいてウェブロール２の径を求める方法が、第１３及び第１４実施形態のロール径演算部７２７Ｋ，７２７Ｌにおいてウェブロール２の径を求める方法と異なる。即ち、ロール径演算部７２７Ｍは、エンコーダ９０１を用いてウェブ４の引き出し距離を測定し、エンコーダ９０３を用いてウェブロール２の回転角度を測定し、これらの測定結果から、ウェブロール２の径を求める。
【０１６２】
具体的な演算について説明する。測定したウェブ４の引き出し距離をＬｃ［ｍ］、測定したウェブロール２の回転角度をθｃ［ｒａｄ］、ウェブロール２の半径をｒｃ［ｍ］とする。ロール径演算部７２７Ｍは、換算式Ｌｃ＝ｒｃ×θｃ［ｍ］に従って、ウェブロール２の半径を求める。
【０１６３】
このような構成にすることで、稼働中に変化する、ウェブロール２の径の大きさに応じたフィードバック値を、ゲイン演算部７２９Ｋに与えることができ、張力の振動をより早く整定することができる。これにより、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１６４】
また、第１５実施形態では、ウェブロール２の径の測定に、レーザ光を用いないので、ウェブ４が透明であっても、誤検出することがない。また、接触式のリニアゲージを用いないので、ウェブロール２の外周面にリニアゲージを当てる必要がなく、接触痕がウェブ４に形成されるのを防ぐことができる。
【０１６５】
［第１６実施形態］
次に、第１６実施形態のウェブ加工装置について説明する。図２４は、第１６実施形態に係るウェブ加工装置１００Ｎの説明図である。第１６実施形態におけるウェブ加工装置１００Ｎは、第１〜第１５実施形態におけるウェブ加工装置と制御が異なる。なお、ウェブ加工装置１００Ｎの制御部以外の構成は、ウェブ加工装置１００と同様とし、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。
【０１６６】
ウェブ加工装置１００Ｎは、張力付加機構３００と、引出機構４００と、加工機構５００と、制御システム７００Ｎと、入力装置８００と、を備える。引出機構４００は、第１実施形態で説明した通り、把持部４０１を有する。把持部４０１は、駆動機構４０２により、ウェブ４を引き出す方向Ａ１と、方向Ａ１とは逆の方向Ａ２とのいずれかの方向に駆動される。張力付加機構３００のモータ３１２は、本実施形態ではサーボモータとする。制御システム７００Ｎは、ウェブ４を引き出す方向Ａ１または逆の方向Ａ２に発生させるトルクを制御する。
【０１６７】
第１６実施形態における制御部の一例である制御システム７００Ｎは、指令部である制御装置７０１Ｎと、駆動制御部である第１実施形態と同様の構成のドライバ７０２と、を有する。制御装置７０１Ｎのハード構成は、図１に示す制御装置７０１と同様である。本実施形態では、制御装置７０１Ｎにおける制御を、一定周期（例えば、１ｍｓ周期）で行う。図２４には、この制御装置７０１Ｎにおける制御動作を、機能ブロックで示している。制御装置７０１ＮのＣＰＵ７１１（図１）は、プログラムに従って動作することで、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、加速度演算部７２７Ｎ、ゲイン乗算部７２９Ｎ及び加算部７２６Ｎとして機能する。
【０１６８】
なお、測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、加速度演算部７２７Ｎ、ゲイン乗算部７２９Ｎ及び加算部７２６Ｎを、コンピュータの機能により実現する場合について説明するが、これに限定されない。例えば、これらの機能を、論理回路などの電気回路で実現してもよい。測定部７２１、減算部７２２、張力制御部７２３、微分演算部７２４及びゲイン乗算部７２５は、第８実施形態で説明した通りに処理を行う。
【０１６９】
第１６実施形態では、微分演算部７２４、ゲイン乗算部７２５、加速度演算部７２７Ｎ、ゲイン乗算部７２９Ｎ及び加算部７２６Ｎにより、トルク指令値τ０＊を時間変化量Ｆ（・）及び把持部４０１の方向Ａ１の加速度ａに応じて補正する。
【０１７０】
加速度演算部７２７Ｎは、加速度ａを、エンコーダ９０１を用いて測定する。具体的には、加速度演算部７２７Ｎは、ウェブ４の引き出し距離を示すエンコーダ９０１からのエンコーダ値を、時間で二階微分することにより求める。なお、加速度測定器としてエンコーダ９０１を用いる場合について説明したが、これに限定するものではなく、速度計を用いて時間で一階微分してもよいし、加速度計を用いてもよい。
【０１７１】
ゲイン乗算部７２９Ｎは、加速度ａにゲイン値Ｇ２を乗算して補正値ａ×Ｇ２を求める。加算部７２６Ｎは、トルク指令値τ０＊に、補正値Ｆ（・）×Ｇと、補正値ａ×Ｇ２とを加算して、補正したトルク指令値τ＊を求める。このように、トルク指令値τ０＊を加速度ａに応じて補正することで、張力の振動がより早く整定され、振動が整定するまで加工機構５００を待機させておく時間を短くすることができ、加工品の生産性が向上する。
【０１７２】
図２５は、第１６実施形態のウェブ加工装置における張力変動を示すグラフである。図２５には、張力の目標値Ｆ＊＝０．４［Ｎ］として、実験を行った結果を示している。図２５において、横軸は時間［ｓ］、縦軸は張力［Ｎ］を表している。また、目標値の±１％の範囲に振動が収まった場合を、張力の振動が整定した、即ち張力が目標値に収束したとする。また、張力制御部７２３におけるフィードバック制御は、ＰＩ制御として実験を行った。
【０１７３】
図２５に示すように、第１６実施形態では、整定時間が０．０５［ｓ］となり、第８実施形態と比べて０．５５［ｓ］短くなっていることがわかる。これにより、第１６実施形態によれば、張力が目標値に収束する時間、即ち整定時間が、更に短縮されることが確認できる。
【０１７４】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【０１７５】
上述の実施形態では、センサ部からの信号からウェブに生じる張力の測定値を求め、この測定値を用いてフィードバック制御する場合について説明したが、これに限定するものではない。センサ部から出力される信号が示す値を、力に換算しなくてもよく、この信号が示す値そのもの、又は適宜の換算処理を施した値でフィードバック制御してもよい。即ち、センサ部が出力する信号に対応する値を用いてフィードバック制御すればよい。
【０１７６】
また、上述の第８〜第１６実施形態では、第１把持部及びセンサ部を第１実施形態の構成としたが、これに限定するものではない。第８〜第１６実施形態において、第１把持部及びセンサ部を第２〜第７実施形態の構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１７７】
１００…ウェブ加工装置、３００…張力付加機構（張力付加部）、４０１…把持部（第１把持部）、４１１…把持部材、４３０…センサ部、５００…加工機構（加工部）、７００…制御システム（制御部）、７０１…制御装置（指令部）、７０２…ドライバ（駆動制御部）
【図１】
2019197036.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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