(57)【要約】【課題】長尺のシート部材を移送する装置において、シート部材の状態を比較的容易に高精度で検出する方法及びその移送方法を提供する。【解決手段】第１のロール２２ａ、第３の移送量検出手段２８、第２のロール２３ａのそれぞれのシート部材の移動量を検出し、張力検出手段２５より検出される張力を移送量検出手段２８が持っている動的および／または静的な検出誤差を補償する張力演算器１により、補正した張力値１１を基に、第１のロール２２ａの移送速度を制御し、長尺のシート部材を移送する。【選択図】図２
2004292132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のシート部材を所定の速度で回転することにより移送する第１のロール及び第２のロールと、
前記第１のロールに設けた第１の移送量検出手段と、
前記第２のロールに設けた第２の移送量検出手段と、
前記第１のロール及び第２のロール間に設けた第３の移送量検出手段と、
該第３の移送量検出手段に設けた前記第１のロール及び第２のロール間の張力を検出する張力検出手段とから成り、
前記第１のロールを通過する前記シート部材の移動量を第１移動量とし、前記第３の移送量検出手段を通過する前記シート部材の移動量を第２移動量とし、前記第２のロールを通過する前記シート部材の移動量を第３移動量とし、前記第１移動量と第２移動量との変化値α、前記第２移動量と第３移動量との変化値β、前記張力検出手段が検出する張力の検出値Ｆｔ、前記第１のロールから第３の移送量検出手段までの距離γ、第３の移送量検出手段から第２のロールまでの距離σとした場合、以下の数１、数２により第１のロールから第３の移送量検出手段間の張力Ｆａ及び第３の移送量検出手段から第２のロールまでの張力Ｆｂを算出することで前記シート部材の状態を検出するシート部材の状態検出方法。
【数１】
2004292132.tif 000010
【数２】
2004292132.tif 000011
【請求項２】
請求項１のシート部材の状態検出方法により検出された張力Ｆａ、Ｆｂの何れかを予め定められた張力Ｆになるように第１のロールおよび／または第２のロールの回転速度を制御することを特徴とするシート部材移送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルムなどのシート状の部材を移送する装置におけるシート部材の状態検出方法およびそのシート部材の移送方法である。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、積層セラミック電子部品のような高精度な電子部品を製造する場合、生産性の観点から長尺の樹脂フィルムがキャリアフィルムとして用いられる場合がある。このような樹脂フィルムは、その面上にセラミックグリーンシートを形成したり、導電膜を形成したりと目的に応じて微細な加工が行われる。さらに、この樹脂フィルムは移送の開始及び停止が繰り返し行われ、樹脂フィルムの停止の間に上述の加工を行っている。そして、このような樹脂フィルムを移送するにあたっては、樹脂フィルムの変形や伸びを生じさせないように、樹脂フィルムを一定の張力をかけている場合もある。
【０００３】
図４は、このような樹脂フィルム１０１に一定の張力をかけて移送する装置の模式図である。この装置は、主に樹脂フィルム１０１を送り出す第１のロール１０２と、樹脂フィルム１０１の移送方向を転換させるガイドロール１０５と、樹脂フィルム１０１の張力を所定の範囲に保つ機能を有するダンサーロール１０６と、樹脂フィルム１０１面上に導電膜を形成といった、その目的に応じた加工を行う加工ユニット１１４と、加工後の樹脂フィルム１０１を移送する第２のロール１０３と、樹脂フィルム１０１の移送と張力を制御する移送・張力制御手段１１３とからなる。さらに、カイドロール１０５の一方に樹脂フィルム１０１の張力を検出する張力検出手段１０４を備えている。
【０００４】
このような装置の樹脂フィルム１０１の移送・張力制御手段１１３は、樹脂フィルム１０１の張力をガイドロール１０５に備えられた張力検出手段１０４で検出し、予め定められた張力値と比較して、それぞれの張力値に差が有る場合は、その差を減らす方向に、ダンサーロール１０６を上下方向に駆動させる駆動用原動機１０９及び駆動用原動機ドライバ１１２を介して、ダンサーロール１０６の動作を制御して樹脂フィルム１０１の張力を一定に保ち、第１のロール１０２を駆動する駆動用原動機１０７及び駆動用原動機ドライバ１１０を介して第１のロール１０２の駆動・停止や回転速度の制御、及び第２のロール１０３の駆動・停止や回転速度の制御している。
【特許文献１】
特開２００１−２１３５５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、例えば多層配線板や積層セラミック電子部品は、携帯電話やパーソナルコンピュータの小型化や高精度化により、ますます小型化や高密度化の要求が出てきている。
【０００６】
このような要求を満足するためには、キャリアフィルムとなる樹脂フィルムの移送時の張力を予め定められた張力に制御することにより、樹脂フィルムのたわみや僅かな変形をも防止することで、完成品となった多層配線板や積層セラミック電子部品の内部回路の位置ズレや変形による電気不良を低減することが望まれている。
【０００７】
ところが、樹脂フィルムを移送する場合、生産性を向上するために短時間で移送するので、樹脂フィルムの移送加速度は加速・減速時に急激な変化が生じてしまう。このような急激な加速度の変化は、ガイドロールやダンサーロール自体の慣性や粘性といった力を増加させて、樹脂フィルムの張力として重畳してしまい、正しい樹脂フィルムの状態が検出することが出来ない。
【０００８】
さらに、従来の樹脂フィルムの状態検出方法で検出した張力値を用いて、樹脂フィルムの張力を制御するので、樹脂フィルムの張力は予め定められた張力に近づけることが出来なくなる。さらに、このような課題を解決するために、ガイドロールやダンサーロールの自重を軽減したり、ガイドロールやダンサーロールの軸受の粘性を軽減するなどしているが、依然、ガイドロールやダンサーロール自体の慣性や粘性といった力は減少するものの、残存してしまうので、やはり樹脂フィルムの張力は予め定められた張力に近づけることが出来ない。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を鑑みて案出されたものであり、その目的は、シート部材を移送する装置において、シート部材の移送加速度が急激に変化した場合においても、シート部材の張力検出精度を大きく改善することである。また、本発明の他の目的はその改善されたシート部材の状態の検出精度により変形及びたわみが生じずに、シート部材の張力制御が可能な方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、長尺のシート部材を所定の速度で回転することにより移送する第１のロール及び第２のロールと、
前記第１のロールに設けた第１の移送量検出手段と、
前記第２のロールに設けた第２の移送量検出手段と、
前記第１のロール及び第２のロール間に設けた第３の移送量検出手段と、
該第３の移送量検出手段に設けた前記第１のロール及び第２のロール間の張力を検出する張力検出手段とから成り、
前記第１のロールを通過する前記シート部材の移動量を第１移動量とし、前記第３の移送量検出手段を通過する前記シート部材の移動量を第２移動量とし、前記第２のロールを通過する前記シート部材の移動量を第３移動量とし、前記第１移動量と第２移動量との変化値α、前記第２移動量と第３移動量との変化値β、前記張力検出手段が検出する張力の検出値Ｆｔ、前記第１のロールから第３の移送量検出手段までの距離γ、第３の移送量検出手段から第２のロールまでの距離σとした場合、以下の数１、数２により第１のロールから第３の移送量検出手段間の張力Ｆａ及び第３の移送量検出手段から第２のロールまでの張力Ｆｂを算出することで前記シート部材の状態を検出することを特徴としている。
【００１１】
【数３】
2004292132.tif 000003
【００１２】
【数４】
2004292132.tif 000004
【００１３】
このようにして得られた結果を式（１）（２）から、第３の移送量検出手段が持つ慣性、粘性といった動的および／または静的な重畳する力によるたわみや変形といったシート部材の状態を確実に把握することができる。
【００１４】
また、上述のシート部材の状態検出方法により検出された張力Ｆａ、Ｆｂの何れかを予め定められた張力Ｆになるように、該張力Ｆになるように第１のロールおよび／または第２のロールの回転速度を制御したことを特徴としている。
【００１５】
このような制御方法を用いると、第３の移送量検出手段が持つ慣性や摩擦といった動的および／または静的な重畳する力を鑑みた張力Ｆａ、Ｆｂの何れかと、予め定められた張力Ｆになるように補正することで、どのようなシート状態であってもシート部材を理想のシート部材の状態に補正することができ高精度なシート部材の移送が実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。
図１は本発明の長尺のシート部材を第１のロールと第２のロールで移送し、部材の張力を制御する装置の一例を模式図に示し、図２は本発明の張力検出原理を示すブロック線図を示すものである。
【００１７】
本発明は、長尺のシート部材２１（以下、部材と呼ぶ）を送り出す第１のロール２２ａ、部材２１を目的に応じて加工する加工ユニット２９、部材２１を案内するガイドロール２４を有する第３の移送量検出手段２８、第１のロール２２ａ及び第２のロール２３ａ間の張力を検出する張力検出手段２５、部材２１を移送する第２のロール２３ａ、第１のロール２２ａに設けられた駆動用原動機２６ａ及び第２のロール２３ａに設けられた駆動用原動機２６ｂの速度をそれぞれ制御する速度制御ユニット１２ａ，１２ｂ、張力検出手段２５より出力される信号を補償する張力演算器１、張力演算器１により補正された張力値信号１１により部材２１の張力制御を行う張力制御ユニット１５とから構成されている。
【００１８】
この部材２１は、第１のロール２２ａ及び第２のロール２３ａで移送され、加工ユニット２９及び第３の移送量検出手段２８を通過する。さらに、この部材２１は、加工ユニット２９で目的に応じた加工が行われるので、加工の際には移送の停止、加工が終了すると移送の開始といった動作が繰り返し行われる。
【００１９】
また、第１のロール２２ａ及び第２のロール２３ａは、部材２１の移送が確実に行われるように、押えロール２２ｂ、２３ｂで挟みつけて移送している。また、ロールの外周面に多数の吸引穴を備え、その穴より吸引力を発揮し部材２１を吸着保持して移送してもよく、特に限定するものではない。
【００２０】
第１の移送量検出手段２７ａは、第１のロール２２ａの駆動用原動機２６ａに設置されている。第２の移送量検出手段２７ｂは、第２のロール２３ａの駆動用原動機２７ｂに設置されている。この移送量検出手段２７ａ，２７ｂは、それぞれ第１のロール２２ａ及び第２のロール２３ａに設置してもよく、部材２１の移送量を検出する機能を有するものであれば、特に限定するものではない。
【００２１】
また、第３の移送量検出手段２８は、回転自在のガイドロール２４を有しており、部材２１が通過する際にガイドロール２４が回転する量を計測する。このガイドロール２４は、部材２１の移送量を確実に第３の移送量検出手段２８に伝えるように表面にシリコーン樹脂といった表面処理を行い、部材２１とこの表面の摩擦抵抗が大きくなるようにすることが好ましい。また、ガイドロール２４を押さえるように配置したロール設けて部材２１を挟んでもよい。移送量検出手段は、特に限定するものではなく、部材２１の移送量を検出する機能を有するものであればよい。
【００２２】
さらに、この第３の移送量検出手段２８は、部材２１が通過する際の荷重を計測する張力検出手段２５を備えている。この張力検出手段２５は、部材２１が通過する際の荷重が計測できる機能を有するものであれば、特に限定するものではない。
【００２３】
次に図２に示すブロック線図を説明する。
第１のロール２２ａの速度制御は、速度指令器１３より予め定められた移送速度信号Ｖと張力制御ユニット１５より出力される信号を張力指令加算器１４で加算し、この加算された信号と第１のロールの移送速度信号Ｖａとを減算した差分速度を速度制御ユニット１２ａにより、シート部材２１の移送速度を予め定められた速度信号Ｖに近づけるように制御する。第１移動量を検出する信号２は、速度制御ユニット１２ａから出力された信号とシート部材２１より受ける張力Ｆａ信号に第１のロールの半径５ａを掛けた信号を加算し、第１のロールの伝達関数１０ａにより回転速度信号Ｖａを得、この回転速度信号Ｖａは積分９により第１のロール２２ａの回転位置信号Ｐａに変換され、第１のロールの半径５ａを掛けて得る。
【００２４】
同様に、第２のロール２３ａの速度制御は、速度指令器１３より予め定められた移送速度信号Ｖと第２のロールの移送速度信号Ｖｂとを減算した差分速度を速度制御ユニット１２ｂにより、シート部材２１の速度を予め定められた速度信号Ｖに近づけるように制御する。第２移動量を検出する信号４は、速度制御ユニット１２ｂから出力された信号とシート部材２１より受ける張力Ｆｂ信号に第２のロールの半径５ｂを掛けた信号を加算し、第２のロールの伝達関数１０ｂにより回転速度信号Ｖｂを得、この回転速度信号Ｖｂは積分９により第２のロール２３ａの回転位置信号Ｐｂに変換され、第２のロールの半径５ｂを掛けて得る。
【００２５】
ガイドロール２４を通過したシート部材２１の位置を第３の移送量検出手段２８で検出し、第２のロール２３ａを通過するシート部材の位置を第２の移送量検出手段２７ｂにより検出する。これらの位置を減算しシート部材２１にシート部材の弾性係数６を掛けて張力Ｆｂ信号を得る。
【００２６】
同様に第１のロール２２ａを通過するシート部材２１の位置を第１の移送量検出手段２７ａにより検出し、ガイドロール２４を通過したシート部材２１の位置と減算し、シート部材２１にシート部材の弾性係数６を掛けて張力Ｆａ信号を得る。
【００２７】
この張力Ｆａ信号及びＦｂ信号の差分にガイドロールの半径５ｃを掛け、張力検出手段の伝達関数７によりガイドロール２４の回転位置信号Ｐｃを得、この回転位置信号Ｐｃにガイドロールの半径５ｃを掛けて第３の移送量検出手段を通過する部材の移動量を検出する信号３を得る。
【００２８】
さらに、張力Ｆｔ信号は、張力Ｆａ信号及びＦｂ信号を加算し、張力検出手段の内部係数８を掛けたものである。
【００２９】
また、張力制御は、上述の第１移動量を検出する信号２、第３の移送量検出手段を通過する部材の移動量を検出する信号３、第２の移動量を検出する信号４及び張力Ｆｔのそれぞれの信号を張力演算器１に入力し、補正後の張力１１信号を得、張力指令器１７より出力される予め定められた張力Ｆ信号と補正後の張力１１信号を張力偏差器１６で減算し、この差分張力を張力制御ユニット１５にてシート部材２１の張力Ｆａ信号及びＦｂ信号を予め定められた張力Ｆ信号に近づけるように制御するために必要な信号を生成し、シート部材２１を移送する第１のロールの回転速度を制御するものである。
【００３０】
さらに詳しくは、部材２１を第１のロール２２ａで移送する第１移動量とこの部材２１が第３の移送量検出手段２８を通過する際の部材２１の第２移動量とを比較し、この時の移送量の変化値αを求める。この第１移動量は、第１のロールの半径５ａ及び第１の移送量検出手段２７ａの出力より求める。また、第２移動量は、ガイドロール２４の半径５ｃ及び第３の移送量検出手段２８の出力より求める。次に、先に検出した第２移動量と部材２１が第２のロール２３ａにより移送される際の第３移動量とを比較し、移送量の変化値βを求める。この第３移動量は、第２のロール２３ａの半径５ｂ及び第２の移送量検出手段２７ｂより求める。第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの距離γと第３の移送量検出手段２８と第１のロール２３までの距離σと上述したそれぞれの移送量の変化値α、βを用いて算出する。次に、張力検出手段２５より得られる張力Ｆｔを第１のロール２１から第３の移送量検出手段２８までの張力Ｆａと第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの張力Ｆｂに算出することが可能となる。このような演算は、張力演算器１で行われ、さらに張力指令器１７より出力される予め定められた信号と張力演算器１より出力される補正後の張力値信号１１は張力偏差器１６によって減算され、この信号を第１のロール２２ａの駆動用原動機２６を制御する速度制御ユニット１２ａにフィードバックし、部材２１の張力ＦａまたはＦｂが予め定められた張力値より大きい場合は、第１のロール２２ａの移送速度が増加する方向に制御し、部材２１の張力が予め定められた張力値より小さい場合は、第１のロール２２ａの移送速度が減少する方向に制御しすることで、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの張力または第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの張力を予め定められた張力に近づけるように制御することが可能となる。
【００３１】
さらに、張力検出手段２５により検出する張力検出値Ｆｔは、式（３）の様になる。
【００３２】
【数５】
2004292132.tif 000005
【００３３】
次に、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの張力Ｆａは、式（４）の様になる。
【００３４】
【数６】
2004292132.tif 000006
【００３５】
ここで、Ｅは部材２１のヤング率、Ｓは部材の断面積である。
【００３６】
同様に移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの張力Ｆｂは、式（５）の様になる。
【００３７】
【数７】
2004292132.tif 000007
【００３８】
次に、式（３）、（４），（５）を整理すると、第１のロール２２ａから移送量検出手段２８までの張力Ｆａ、移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの張力Ｆｂはそれぞれ式（１）、（２）の様になる。
【００３９】
【数８】
2004292132.tif 000008
【００４０】
【数９】
2004292132.tif 000009
【００４１】
このように、式（１）、（２）の演算を張力演算器１によりを行い、補正後の張力値信号１１を求めることが可能となる。
【００４２】
このような張力検出方法及び張力制御を用いることにより、図１に示すような加工ユニット２９が第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８の間にある場合は、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの張力Ｆａを用いて、この張力Ｆａが予め定められた張力になるように、第１のロール２２ａの回転速度を制御するので、加工ユニット２９部分の部材２１の張力変動を事前に防止することが可能となり、部材２１の変形及びたわみが防止することができる。
【００４３】
また、加工ユニット２９が第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａの間にある場合は、第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの張力Ｆｂを用いて、この張力Ｆｂが予め定められた張力になるように、第１のロール２２の回転速度を制御するので、加工ユニット２９部分の部材２１の張力変動を事前に防止することが可能となり、部材２１の変形及びたわみが防止することができる。
【００４４】
張力制御ユニット１５は、第２のロール２３ａ側に設けて、第２のロール２３ａの回転速度を制御し、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの部材張力又は第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの部材張力を制御してもよい。
【００４５】
また、張力制御ユニット１５を第１のロール２２ａ側及び第２のロール２３ａ側にそれぞれ設けて、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの部材張力及び／又は第３の移送量検出手段２８から第２のロール２３ａまでの部材張力を制御することも可能である。
【００４６】
さらに、第１のロール２２ａ、第２のロール２３ａに加え駆動用原動機を有する複数のロールを設けた場合も本発明の張力検出方法及び制御方法を用いることができる。
【００４７】
上述のように、本発明のシート部材の状態検出方法及び移送方法を用いることにより、第３の移送量検出手段２８の持つ慣性や回転摩擦といった動的および／または静的な力によるたわみ変形といったシート部材２１の状態が把握でき、部材２１を理想の状態に補正して移送することができる。
【００４８】
【実施例】
次に、図３は、図１に示す構成において、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの張力Ｆａを一定に制御する場合の張力測定結果である。
【００４９】
図に示すように最初に、速度Ｖ１（ｍ／ｓ）、張力指令値ｆ１  （Ｎ）で制御を行った。つぎに、ｔ１（ｓ）までは速度Ｖ１（ｍ／ｓ）、さらにｔ１（ｓ）からｔ２（ｓ）の（ｔ２−ｔ１  ）秒間に速度Ｖ２（ｍ／ｓ）となるように、直線的に加速をする。加速終了後、ｔ３（ｓ）まで定速運転し、ｔ４（ｓ）までの（ｔ４−ｔ３）秒間に、速度Ｖ３（ｍ／ｓ）となるように直線的に減速を行った。
【００５０】
張力検出手段２５が検出した張力Ｆｔは、第３の移送量検出手段２８自体の慣性や粘性といった動的および／または静的な力の影響を受けるので、ｔ１からｔ２までの部材２１が加速する際に増加、ｔ３からｔ４までの部材２１が減速する際に減少している。このように、張力Ｆｔは部材２１を移送する際に変動するが、第１のロール２２ａから第３の移送量検出手段２８までの張力Ｆａを一定に制御すると、張力Ｆａは張力指令値ｆ１（予め定められた張力）従った一定の張力になることが確認できた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のシート部材の状態検出方法によれば、第１のロールにより移送される部材の第１移動量と第３の移送量検出手段を通過する部材の第２移動量との変化値αと、第２移動量と第２のロールにて移送される部材の第３移動量との変化値βと、張力検出手段が検出する張力検出値とを用い、第１のロールから第３の移送量検出手段ルまでの部材張力または第３の移送量検出手段から第２のロールまでの部材張力を検出し、得られた結果を式（１）（２）から、第３の移送量検出手段が持つ慣性、粘性といった動的および／または静的な重畳する力によるたわみや変形といったシート部材の状態を確実に把握することができる。
【００５２】
さらに、本発明の移送方法を用いると、第３の移送量検出手段が持つ慣性や摩擦といった動的および／または静的な重畳する力を鑑みた張力Ｆａ、Ｆｂの何れかと、予め定められた張力Ｆを比較して、この張力Ｆになるように補正することで、どのようなシート状態であってもシート部材を理想のシート部材の状態に補正することができ高精度なシート部材の移送が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルムなどの長尺のシート部材を第１のロール及び第２のロールで移送し、部材の張力を制御する装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる張力検出原理を示すブロック線図である。
【図３】本発明にかかる補償要素である張力演算器から補正後の張力値として、第１のロールと張力検出手段のガイドロールの演算値をフィードバックした時の速度と張力の関係図である。
【図４】従来の長尺のフィルムを張力制御しながら移送する装置の模式図である。
【符号の説明】
１                張力演算器
２                第１移動量
３                第３移動量
４                第２移動量
５ａ、５ｂ、５ｃ  第１のロールの半径、第２のロールの半径、ガイドロールの半径
６                長尺のシート部材の弾性定数
７                張力検出手段の伝達関数
８                張力検出手段の内部係数
９                積分（Ｓ：微分演算子）
１０ａ、１０ｂ    速度発生部の伝達関数
１１              補正後の張力値
１２ａ、１２ｂ    速度制御ユニット
１３              速度指令器
１４              張力指令加算器
１５              張力制御ユニット
１６              張力偏差器
１７              張力指令器
２１              長尺のシート部材
２２ａ、２２ｂ    第１のロール、押えロール
２３ａ、２３ｂ    第２のロール、押えロール
２４              ガイドロール
２５              張力検出手段
２６ａ、２６ｂ    第１のロールの駆動用原動機、第２のロールの駆動用原動機
２７ａ、２７ｂ    第１の移送量検出手段、第２の移送量検出手段
２８              第３の移送量検出手段
２９              加工ユニット
Ｆ                予め定められた張力
Ｆａ              第１のロールと第３の移送量検出手段間の張力
Ｆｂ              第３の移送量検出手段と第２のロール間の張力
Ｆｔ              張力検出
Ｖ                予め定められた速度信号
Ｖａ              第１のロールの回転速度信号
Ｖｂ              第２のロールの回転速度信号
Ｐａ              第１のロールの回転位置信号
Ｐｂ              第２のロールの回転位置信号
Ｐｃ              ガイドロールの回転位置信号
【図１】
2004292132.tif 000012
【図２】
2004292132.tif 000013
【図３】
2004292132.tif 000014
【図４】
2004292132.tif 000015