(57)【要約】【課題】ロール状に巻かれたフィルムないしはシート状材料の緩め巻き作業を確実に行うことができ、自動化に適した方法を提供する。【解決手段】フィルム材料がロール状に巻かれたロールを自動的に緩め巻きする方法において、該ロールの中心を該ロールの外径より大きな内径を有する円筒の中心に対して適宜に決められた量だけ偏芯した状態で公転させ、且つ、この公転角度に対して一定の比例定数を乗じた回転角度によって該ロールを前記公転の方向と逆方向に自転させながら、フィルム材料を円筒の内面に沿って緩め巻いて行くことを特徴とするロール状に巻かれたフィルム材料の緩め巻き方法。【選択図】　　　図１
2004075243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム材料がロール状に巻かれたロールを自動的に緩め巻きする方法において、該ロールの中心を該ロールの外径より大きな内径を有する円筒の中心に対して適宜に決められた量だけ偏芯した状態で公転させ、且つ、この公転角度に対して一定の比例定数を乗じた回転角度によって該ロールを前記公転の方向と逆方向に自転させながら、フィルム材料を円筒の内面に沿って緩め巻いて行くことを特徴とするロール状に巻かれたフィルム材料の緩め巻き方法。
【請求項２】
フィルム材料がロール状に巻かれたロールを、次式：
α＝Ｔｕ／Ｔ
〔ここで、Ｔはフィルムの厚さであり、Ｔｕは緩め巻きのピッチである。〕
で表わされる、１より大である緩め巻き率αで緩め巻く方法であって、
該ロールの外径より大きな内径を有する円筒内にそれぞれの軸を平行に配置し、
該ロールの中心が前記円筒の中心から偏芯した状態で該ロールを巻き解くと同時に前記円筒の内面に沿って緩め巻きするように、前記ロールを前記円筒の中心に対して公転させつつ、前記ロールを前記公転の方向とは逆方向に自転させる際に、下記の条件（ａ）および（ｂ）を満たすように制御することを特徴とする、請求項１に記載の緩め巻き方法。
（ａ）前記ロールから巻き解かれるフィルムの長さと前記円筒の内面に沿って巻かれるフィルムの長さが一致しており、
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。
【請求項３】
さらに、次の条件（ｃ）を満たすように緩め巻きすることを特徴とする請求項１または２に記載の緩め巻き方法。
（ｃ）前記ロールの中心の前記円筒からの偏芯量（ε）が公転角度（Θ）と次式（６）：
ε＝（Ｄｉ−ｄｏ）／２−（Ｔｕ−Ｔ）・Θ／２π−Ｔ・θｓ／２π　（６）で表される関係を満たす。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子・電気産業分野で利用されるロール状に巻かれたフィルムないしはシート材料、特に金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムのように熱膨張係数の異なる二種以上の材料層からなる積層フィルムが高い張力下で巻かれたロールを残留応力の緩和を目的として緩め巻きする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばプラスチックフィルムに接着剤を用いて金属箔を貼り合わせたフィルムのような熱膨張係数の異なる２種類の材料層を接着剤で貼り合わせ、ロール状に巻いたものの接着剤を硬化させる場合、そのまま硬化させると硬化の熱処理時に皺が発生する。そこで、一旦強く巻いたロールを巻き解き同筒内面に緩く巻きなおし（以下、この作業を「緩め巻き」と称する）、残留応力を緩和した後に熱硬化処理を行う必要がある。
【０００３】
従来、この緩め巻き作業は人手により行っていたが、フィルムの表面に皺を発生させずに緩め巻きを行うためには熟練が要求され、また所要時間も長く掛かった。特に、フィルム厚みが薄くて腰が無い場合には、人手による作業では皺を発生させずに緩め巻きすることができるフィルムの長さには限界があり、生産性の点でも制約条件になっていた。従って、緩め巻き作業を自動化することにより、これ等の問題点を解消する事が強く望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、ロール状に巻かれたフィルムないしはシート状材料の緩め巻き作業を確実に行うことができ、自動化に適した方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決する手段として、
フィルム材料がロール状に巻かれたロールを自動的に緩め巻きする方法において、該ロールの中心を該ロールの外径より大きな内径を有する円筒の中心に対して適宜に決められた量だけ偏芯した状態で公転させ、且つ、この公転角度に対して一定の比例定数を乗じた回転角度によって該ロールを前記公転の方向と逆方向に自転させながら、フィルム材料を円筒の内面に沿って緩め巻いて行くことを特徴とするロール状に巻かれたフィルム材料の緩め巻き方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態をより詳細に説明する。
【０００７】
本発明の方法は、好ましくは、フィルム材料がロール状に巻かれたロールを、次式：
α＝Ｔｕ／Ｔ
〔ここで、Ｔはフィルムの厚さであり、Ｔｕは緩め巻きのピッチである。〕
で表わされる、１より大（通常、１．１〜３）である緩め巻き率αで緩め巻く方法であって、
該ロールの外径より大きな内径を有する円筒内にそれぞれの軸を平行に配置し、
該ロールの中心が前記円筒の中心から偏芯した状態で該ロールを巻き解くと同時に前記円筒の内面に沿って緩め巻きするように、前記ロールを前記円筒の中心に対して公転させつつ、前記ロールを前記公転の方向とは逆方向に自転させる際に、下記の条件（ａ）〜（ｂ）を満たすように制御する。
【０００８】
（ａ）前記ロールから巻き解かれるフィルムの長さと前記円筒の内面に沿って巻かれるフィルムの長さが一致しており、
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。
【０００９】
また、本発明の方法は、次の条件（ｃ）を満たすように制御して行うことが好ましい。
【００１０】
（ｃ）前記ロールの中心の前記円筒からの偏芯量（ε）が公転角度（Θ）と次式（６）：
ε＝（Ｄｉ−ｄｏ）／２−（Ｔｕ−Ｔ）・Θ／２π−Ｔ・θｓ／２π　（６）で表される関係を満たす。
【００１１】
これらの実施の形態を図１に即してさらに説明する。
【００１２】
図１は、円筒１内に積層フィルム２を巻いたロール３を配置した状態の説明のための横断面図である。ロール３の中心４は円筒１の中心５から長さε（偏芯量）だけ偏芯している。ロール３は巻かれたフィルム２が巻き解かれる方向に円筒１の内面に沿っ矢印６の方向に公転し、同時に矢印７の方向に自転する。公転の方向６と自転の方向７とは逆方向である。このとき、緩め巻きのピッチＴを所望の値にしたいとき、換言すると、所望緩め巻き率α（Ｔｕ／Ｔ）を所望値にしたいとき、ロール２は次の条件（ａ）および（ｂ）が満たされるように運動させる。さらに、条件（ｃ）が満たされるように運動させる。
【００１３】
（ａ）前記ロールから巻き解かれるフィルムの長さと前記円筒の内面に沿って巻かれるフィルムの長さが一致する。
【００１４】
即ち、円筒１の内面に沿って巻かれるフィルムに有害な張力や弛みを与えない為には、円筒１の内面に巻かれたフィルムの長さと、元のロールから巻き解かれたフィルムの長さは、等しくなくてはならない。
【００１５】
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。
【００１６】
この条件（ｂ）は、自転角度と公転角度との相対関係を規定したものである。
この制約条件（ｂ）は、結局、元のロールの自転角度は公転角度に対して一定の比例関係にあることになり、比例定数は、円筒の内径、元のロールの外径、フィルム厚さは特定条件下で既知であるので、円筒内面での巻きピッチＴｕ（換言すると、緩め巻き率α）次第で与えられることになる。
【００１７】
（ｃ）前記ロールの中心の前記円筒からの偏芯量（ε）が公転角度（Θ）と次式（６）：
ε＝（Ｄｉ−ｄｏ）／２−（Ｔｕ−Ｔ）・Θ／２π−Ｔ・θｓ／２π　（６）で表される関係を満たす。
【００１８】
この条件（ｃ）は、要するに、元のロールの中心の円筒に対する運動の軌跡を規定したものであり、この制御条件（ｃ）は、円筒に対するロール中心の偏芯量も公転角度に対して一定の比例関係にあることになり、初期値及び比例定数は、円筒の内径、元のロールの外径、フィルム厚さは特定条件下で既知であるので、円筒内面での巻きピッチＴｕ（換言すれば、緩め巻き率α）の所望値がきまれば与えられる。即ち、元のロールの中心の軌跡は初期偏芯量から出発して式（６）に従って移動する。実際には公転の進行と共に円筒の内側に向かう渦巻き状の軌跡をたどる。
【００１９】
上記の式（５）および式（６）は次のようにして求められる。以下の説明で上述した以外の記号は次のとおりである。
【００２０】
公転角度：Θ
緩め巻き長さ：Ｌｕ
ロール解き長さ：Ｌｒ
なお、自転角度θｓは、空間座標系において、原点は０時方向であり、時計回りを正とする。
【００２１】
巻き付けられたフィルムは螺旋と見なせるので、螺旋に関する幾何学的な式より、次の関係式を得る。
（関係式）
Ｌｕ＝（Ｄｉ／２）×Θ−（Ｔｕ／（４π））×Θ２　　　　　　　　　　（１）
Ｌｒ＝（ｄｏ／２）×（Θ−θｓ）−（Ｔ／（４π））×（Θ−θｓ）２　　　　（２）
又、皺を発生させずに緩め巻きを行う行為には、次の拘束条件を満たす必要がある。これは前記の条件（ａ）を代数式で表したものである。
（拘束条件式）
Ｌｕ＝Ｌｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
（１）、（２）式を（３）式に代入して、次式を得る。
【００２２】
（Ｄｉ／２）×Θ−（Ｔｕ／（４π））×Θ２＝（ｄｏ／２）×（Θ−θｓ）−（Ｔ／（４π））×（Θ−θｓ）２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
（４）式をθｓに関して解くと、次式を得る。
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・Ｄｉ・Θ＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
（５）式に、一例として
ｄｏ＝１７０ｍｍ、Ｔ＝０．０４４ｍｍ、Ｔｕ＝０．０９９ｍｍ、Ｄｉ＝２４０ｍｍ
を代入して計算した結果を図２に示す。図から分かるように、（５）式を満足するθｓとΘの関係は、比例関係にある。その場合の比例定数は、ｄｏ、Ｔ、Ｔｕ、Ｄｉの値によって、決定される。
【００２３】
又、フィルムに弛みを与えない為に、巻き解くロールの表面と円筒内面の距離を常に適正値に保つように、ロールの公転半径を決めなければならない。この条件を、幾何学的な関係に基づいて代数式で表すと、εを計算する次式（６）を得る。（６）式により、εは公転角度Θの関数として与えられる。
【００２４】
ε＝（Ｄｉ−ｄｏ）／２−（Ｔｕ−Ｔ）・Θ／２π−Ｔ・θｓ／２π　　　　　（６）（６）式に、一例として
ｄｏ＝１７０ｍｍ、Ｔ＝０．０４４ｍｍ、Ｔｕ＝０．０９９ｍｍ、Ｄｉ＝２４０ｍｍ
を代入して計算した結果を図３に示す。図から分かるように、（６）式を満足するεとΘの関係は直線的な関係にある。その場合の初期値と勾配は、ｄｏ、Ｔ、Ｔｕ、Ｄｉの値によって、決定される。図３に示すように、公転半径εは公転角度に比較して減少していくので、ロール中心の軌跡は螺旋となる。しかし、減少する勾配は非常に僅かなので、実際問題としては、公転半径εは、初期値から余り変化しない。
【００２５】
【実施例】
〔実施例１〕
図２は、円筒の内径が２４０ｍｍ、円筒の内面に沿って巻き付けたフィルムの巻きピッチが９０μｍ、元のロールの外径が１７０ｍｍ、そしてフィルム厚さが４４μｍの場合の、公転角度と自転角度の関係を示すグラフである。図に示す様に公転角度と自転角度は比例関係にあり、公転角度に対する自転角度の比例定数は、約−０．４１である。負号は自転の方向が公転方向の逆であることを表している。
【００２６】
図３は、図２と同一条件の時の、公転角度と偏芯量の関係を示すグラフである。図に示す様に公転角度と偏芯量は直線関係にあり、初期値は約３５ｍｍで勾配は約−０．００６（ｍｍ／ｒａｄｉａｎ）である。
【００２７】
次に図４は、本発明を応用してロールの緩め巻きを行うために、必要な自由度を備えた多軸の自動機械を駆動する場合の、駆動方法の一例である。図においてブロックＣ１はＤｉ、ｄｏ、Ｔ、Ｔｕを入力してΘ、θｓ、εを計算するユニットを示す。Θは公転角度を表し、Ｋ１は公転角度と自転角度θｓの比例係数、ＥｏとＫ２は公転半径を決める初期値と比例係数である。ブロックＣ２は、ロールに所定の運動を与える多軸自動機の制御ユニットを示す。Ｃ２の機能は、入力されたΘ、θｓ、εの値に基づいて、装置を構成する自由度軸を駆動する為に必要な変換を施し、ロール公転駆動機構Ｍ１及びロール自転駆動機構Ｍ２を駆動する為の制御信号を発生することである。
【００２８】
なお、通常は図３に示す様に公転角度に対して偏芯量が減少する勾配は非常に少ないので、ロール中心の公転軌跡を螺旋ではなくて初期値より適宜に少ない値の半径の円として制御しても実用上の問題は無い。また、フィルムが厚くて腰がある場合には、公転軌跡円の半径を更に小さくしても緩め巻きが可能な場合もあり、極端な場合には、公転半径を零に近くしても緩め巻きが出来る場合もある。
これらの場合も本発明の特殊な例と考える事が出来るので、基本的に本発明の範疇に含まれるものである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来作業者の勘と熟練に頼った手作業により行っていたロール状フィルム材料の緩め巻き作業を確実に行うことができ、緩め巻きが可能なロール外径を手作業の場合に比して著しく増加することができる。機械による自動化も容易で、省人化が図られ、製造コストが低減することができる。
その結果、次の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を説明する概略図である。
【図２】実施例で得られた公転角度と自転角度との関係を示すグラフである。
【図３】実施例で得られた公転角度と偏芯量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の方法により多軸自動機械を制御運転する方法を説明するブロック図である。
【図１】
2004075243.tif 000003
【図２】
2004075243.tif 000004
【図３】
2004075243.tif 000005
【図４】
2004075243.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月20日(2002.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
フィルム材料がロール状に巻かれたロールを、次式：
α＝Ｔｕ／Ｔ
〔ここで、Ｔはフィルムの厚さであり、Ｔｕは緩め巻きのピッチである。〕
で表わされる、１より大である緩め巻き率αで緩め巻く方法であって、
該ロールの外径より大きな内径を有する円筒内にそれぞれの軸を平行に配置し、
該ロールの中心が前記円筒の中心から偏芯した状態で該ロールを巻き解くと同時に前記円筒の内面に沿って緩め巻きするように、前記ロールを前記円筒の中心に対して公転させつつ、前記ロールを前記公転の方向とは逆方向に自転させる際に、下記の条件（ａ）および（ｂ）を満たすように制御することを特徴とする、請求項１に記載の緩め巻き方法。
（ａ）前記ロールから巻き解かれるフィルムの長さと前記円筒の内面に沿って巻かれるフィルムの長さが一致しており、
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ／π＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（ａ）前記ロールから巻き解かれるフィルムの長さと前記円筒の内面に沿って巻かれるフィルムの長さが一致しており、
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ／π＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（ｂ）前記ロールの自転角度（θｓ）は、公転角度（Θ）に対して次式（５）：
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・
Ｄｉ・Θ／π＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　（５）〔式中、ｄｏはロールの外径、Ｄｉは円筒の内径、Ｔはフィルム材料の厚さ、Ｔｕは円筒内面への緩め巻きのピッチを表す。〕
で表される関係にある。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（Ｄｉ／２）×Θ−（Ｔｕ／（４π））×Θ２＝（ｄｏ／２）×（Θ−θｓ）−（Ｔ／（４π））×（Θ−θｓ）２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
（４）式をθｓに関して解くと、次式を得る。
θｓ＝（Θ−ｄｏ・π／Ｔ）＋（π／Ｔ）・（Ｔ・Ｔｕ・Θ２／π２−２Ｔ・Ｄｉ・Θ／π＋ｄｏ２）０．５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
（５）式に、一例として
ｄｏ＝１７０ｍｍ、Ｔ＝０．０４４ｍｍ、Ｔｕ＝０．０９９ｍｍ、Ｄｉ＝２４０ｍｍ
を代入して計算した結果を図２に示す。図から分かるように、（５）式を満足するθｓとΘの関係は、比例関係にある。その場合の比例定数は、ｄｏ、Ｔ、Ｔｕ、Ｄｉの値によって、決定される。