(57)【要約】      （修正有）【課題】厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工装置および方法の提供。【解決手段】塗工間隙を一方の側で規定するローラに対向してその塗工間隙を他方の側で規定する塗工間隙規定手段を配置し、その塗工間隙規定手段の位置を塗工間隙が変化する方向に移動手段によって移動可能とし、塗工間隙規定手段とローラの周面との距離を距離検出手段によって検出し、その距離に基づいて制御手段によって制御量を演算し、その制御量に基づいて操作手段が移動手段を操作することによって塗工間隙規定手段を移動し塗工間隙が所定の塗工間隙となるようにする。すなわち、フィードバック制御システムが組み込まれた塗工装置および方法である。【選択図】図１
2005000883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工間隙を一方の側で規定するローラと、前記塗工間隙を他方の側で規定するため前記ローラに対向して配置される塗工間隙規定手段と、前記塗工間隙規定手段の位置を移動することにより前記塗工間隙を変化させる移動手段と、前記ローラの周面と前記塗工間隙規定手段との距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段が検出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段と、前記制御量に基づいて前記移動手段による移動位置を操作する操作手段とを具備し前記塗工間隙が所定の塗工間隙となるようにしたことを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
請求項１記載の塗工装置において、前記ローラの回転角度を検出する回転検出手段と、前記回転角度と前記距離との関係を記憶する記憶手段と、前記回転角度に基づいて前記距離を前記記憶手段から読み出す読出手段と、前記読出手段が読み出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段とを具備することを特徴とする塗工装置。
【請求項３】
塗工間隙を一方の側で規定するローラに対向してその塗工間隙を他方の側で規定する塗工間隙規定手段を配置し、その塗工間隙規定手段の位置を前記塗工間隙が変化する方向に移動手段によって移動可能とし、前記塗工間隙規定手段と前記ローラの周面との距離を距離検出手段によって検出し、その距離に基づいて制御手段によって制御量を演算し、その制御量に基づいて操作手段が前記移動手段を操作することによって前記塗工間隙規定手段を移動し前記塗工間隙が所定の塗工間隙となるようにしたことを特徴とする塗工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏心、外乱、等により塗工間隙が変化しないようにフィードバック制御する塗工の技術分野に属する。
【０００２】
【従来技術】
ローラとローラ、ローラとダイヘッド、ローラとナイフ等の組みで塗工間隙を設定して均一な塗工量を得るようにした塗工装置においては、その塗工間隙を適正値に安定化させる必要性がある。そのために、たとえば、ローラの加工精度（円筒度、真円度、等）を高めること、ローラの軸受における回転精度を高めること（精密級転がり軸受を採用する、等）、ローラと軸受の組み付け精度を高めること、等が行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような従来の方策には限界が存在する。計測を実施すると、回転中のローラは楕円軌道を描くように振れ回りを起こしていることが判る。そのローラの半径方向の振れ幅は、ローラの大きさ、軸受精度、組み付け精度、等によって異なるものの、たとえば高精度のもので１μｍ程度、通常は５μｍ程度となっている。
【０００４】
ローラが楕円軌道を描くと塗工間隙はその振れ幅で変動する。そのため塗工対象（たとえば、プラスチックフィルム）に形成した塗工膜には走行方向に厚さのムラが生じる。従来は要求仕様においてこの厚さのムラを無視できる製品がほとんどであったが、近年は要求仕様においてこの厚さのムラを無視できない製品が多くなってきている。そのため、塗工装置の精度を向上させたり、その精度を維持するための負荷が大きなものとなってきている。また、要求仕様を満足する製品の歩留まり（良品率）が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工装置および方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、
本発明の請求項１に係る塗工装置は、塗工間隙を一方の側で規定するローラと、前記塗工間隙を他方の側で規定するため前記ローラに対向して配置される塗工間隙規定手段と、前記塗工間隙規定手段の位置を移動することにより前記塗工間隙を変化させる移動手段と、前記ローラの周面と前記塗工間隙規定手段との距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段が検出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段と、前記制御量に基づいて前記移動手段による移動位置を操作する操作手段とを具備し前記塗工間隙が所定の塗工間隙となるようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、塗工間隙を一方の側で規定するローラに対向してその塗工間隙を他方の側で規定する塗工間隙規定手段が配置され、その塗工間隙規定手段の位置は塗工間隙が変化する方向に移動手段によって移動可能とし、塗工間隙規定手段とローラの周面との距離が距離検出手段によって検出され、その距離に基づいて制御手段によって制御量が演算され、その制御量に基づいて操作手段によって移動手段が操作される。すなわち、塗工間隙を所定の塗工間隙とするフィードバック制御システムが構成される。したがって、厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工装置が提供される。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る塗工装置は、請求項１に係る塗工装置において、前記ローラの回転角度を検出する回転検出手段と、前記回転角度と前記距離との関係を記憶する記憶手段と、前記回転角度に基づいて前記距離を前記記憶手段から読み出す読出手段と、前記読出手段が読み出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段とを具備するようにしたものである。本発明によれば、回転角度と距離との関係に安定した周期性が存在するときには、その記憶データに基づいて塗工間隙を所定の塗工間隙とするプログラム制御を高い信頼性で行なうことができる。
【０００９】
また本発明の請求項３に係る塗工方法は、塗工間隙を一方の側で規定するローラに対向してその塗工間隙を他方の側で規定する塗工間隙規定手段を配置し、その塗工間隙規定手段の位置を前記塗工間隙が変化する方向に移動手段によって移動可能とし、前記塗工間隙規定手段と前記ローラの周面との距離を距離検出手段によって検出し、その距離に基づいて制御手段によって制御量を演算し、その制御量に基づいて操作手段が前記移動手段を操作することによって前記塗工間隙規定手段を移動し前記塗工間隙が所定の塗工間隙となるようにしたものである。本発明によれば、塗工間隙を所定の塗工間隙とするフィードバック制御システムが構成される。したがって、厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明の塗工装置における構成の一例を図１に示す。また、塗工ローラとダイヘッドの位置関係およびダイヘッドと移動手段の構成について図２（側面図）と図３（正面図）に示す。図１〜図３において、１はローラ、２はダイヘッド、３はダイヘッド受台、４ａ，４ｂは軸受、５ａ，５ｂは変位センサ、６ａ，６ｂはアクチュエータ、７ａ，７ｂは直動案内、８はエンコーダ、９はコントローラ、１０はドライバーである。
【００１１】
ローラ１は塗工間隙を一方の側で規定するローラである。図１に示す一例においては、ローラ１は塗工対象を巻き付けて塗工間隙の位置に案内するバックアップローラである。ローラ１は、塗工位置、退避位置、等の位置に移動可能とすることができるが塗工が行なわれるときには塗工装置のフレーム対して固定支持された状態となる。塗工対象としては、たとえば、プラスチック、紙、金属箔、等を材料とするウェブ、シート、等である。ローラ１は、一般的には、バックアップローラに限定されるものではなく、アプリケータローラ、コーティングローラ、等のローラであっても本発明を適用することができる。
【００１２】
ダイヘッド２は塗工間隙を他方の側で規定するためローラ１に対向して配置される塗工間隙規定手段の一例である。ダイヘッド２は塗工対象に塗工を行なうために塗工材料を細長いスリットから押し出すダイ（Ｔダイ）のヘッド（先頭部分）である。塗工材料は、圧力を加えることによりダイヘッド２から押し出すことができる流動性を有するものであれば何でもよい。塗工間隙規定手段は、一般的には、ダイヘッド２に限定されるものではなく、ナイフ、アプリケータローラ、コーティングローラ、等であっても本発明を適用することができる。
【００１３】
ダイヘッド受台３は塗工装置の塗工部に設けられたダイヘッド２を取り付けるための台である。ダイヘッド受台３は、塗工間隙を調節するための移動手段における移動ステージである。移動手段は、ダイヘッド受台３、アクチュエータ６ａ，６ｂ、直動案内７ａ，７ｂ、等から構成される。
軸受４ａ，４ｂはローラ１の回転軸においてローラ１を回転自在に支持する軸受である。
【００１４】
変位センサ５ａ，５ｂはローラ１の周面とダイヘッド２との距離を検出する距離検出手段である。図（図１〜図４）に示す一例においては、変位センサ５ａ，５ｂはダイヘッド２またはダイヘッド受台３に固定支持されている。変位センサ５ａ，５ｂとしては対象物に照射した光スポット（レーザ等）をポジションセンサ（ＣＣＤ等）に結像して三角測量の原理で距離を検出するセンサ、対象物における光スポット（レーザ等）のフォーカスの状態から距離を検出するセンサ、等を使用することができる。変位センサ５ａ，５ｂは、計測器のセンサヘッド部分であるが、通常は演算処理を行なう計測器の本体部分（図示せず）と一体で機能し、その本体部分から出力される距離を検出した信号が出力される。
【００１５】
アクチュエータ６ａ，６ｂは移動手段の一部であってダイヘッド受台３を移動するたの駆動源である。モータとその回転運動を直線運動に変換する機構とを組合せたもの、リニアモータ、等を適用することができる。
直動案内７ａ，７ｂは移動手段の一部であってダイヘッド受台３の移動方向を規定する。移動方向は塗工間隙が変化する方向である。
【００１６】
図２、図３に示すように、ダイヘッド２はダイヘッド受台３によって支持されており、ダイヘッド受台３が移動することにより、ダイヘッド２はローラ１に近づく方向または遠ざかる方向に移動し、塗工間隙（図２に示す隙間ｄ）が変化する。ダイヘッド受台３の移動はアクチュエータ６ａ，６ｂによって行なわれるが、その移動方向は直動案内７ａ，７ｂに規定された方向に限られる。図２示す一例においては、移動方向はローラ１の回転軸に向かう方向となっている。すくなくとも塗工が行なわれるときには、ダイヘッド２の吐出口（スリット形状）の長手方向とローラ１の回転軸の方向は平行方向となる。
【００１７】
アクチュエータ６ａ，６ｂと直動案内７ａ，７ｂは塗工装置のフレームまたはサブフレームによって支持されており、ダイヘッド受台３はそのフレームまたはサブフレームによって移動可能に支持されている。すなわち、アクチュエータ６ａ，６ｂと直動案内７ａ，７ｂはそのフレームまたはサブフレームとダイヘッド受台３を連結する部分に存在する。サブフレームは、塗工位置、退避位置、等の位置に移動可能とすることができるが塗工が行なわれるときには塗工装置のフレーム対して固定支持された状態となる。
【００１８】
エンコーダ８はローラ１の回転角度を検出する回転検出手段である。エンコーダ８は、たとえば、１回転（角度３６０度）を等分割したパルス信号（たとえば１回転に１０００パルス）と、１回転における基準の角度を示すパルス信号（１回転に１パルス）とを出力する。等分割したパルス信号の数をカウンターで計数し、基準の角度を示すパルス信号でリセットを行なうように構成する。この構成によりカウンターの計数値がローラ１の回転角度を示すこととなる。
【００１９】
コントローラ９は変位センサ５ａ，５ｂが検出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段である。また。回転角度と距離との関係を記憶する記憶手段と、回転角度に基づいて距離を記憶手段から読み出す読出手段と、読出手段が読み出した距離に基づいて制御量を演算する制御手段としての機能も有する。コントローラ９は、マイクロコンピュータ、プログラマブルシーケンスコントローラ、パーソナルコンピュータ、等のデータ処理装置におけるハードウェアとソフトウェアによって実現することができる。
【００２０】
ドライバー１０は制御量に基づいて移動手段による移動位置を操作する操作手段である。ドライバー１０はアクチュエータ６ａ，６ｂとの整合性を有するものであり、アクチュエータ６ａ，６ｂがサーボモータであれば、そのサーボモータのドラーバーである。また、アクチュエータ６ａ，６ｂがパルスモータであれば、そのパルスモータのドラーバーである。ドライバー１０は制御量に基づいてアクチュエータ６ａ，６ｂに適合する形態の電力を供給する。その結果、塗工間隙が所定の塗工間隙となるような位置にダイヘッド２が移動する。
【００２１】
以上の構成において、次に本発明の塗工装置の動作について説明する。ローラ１とダイヘッド２は塗工装置に設置されている。ローラ１またはダイヘッド２は準備作業を行なうために互いの間隔を大きくとる退避位置に存在する。塗工間隙の初期調整は一時的に塗工位置として行なう。このとき、図１に示す塗工間隙の制御系を動作させ、適正な制御範囲に塗工間隙が収まるように初期調整を行なう。塗工対象のウェブ（図示せず）は上流側からローラ１に送給され、塗工間隙を通過して下流側に送出される経路に通される。その経路にはガイドローラ等が存在するが図１においては図が省略されている。
【００２２】
塗工装置の運転を開始するとアウトフィードローラ（図示せず）が駆動回転しウェブの移送が行なわれる。ローラ１は駆動回転する方式と非駆動で連れ回りする方式とがあるが本発明はその方式には限定されない。次に、ダイヘッド２を退避位置から塗工位置に移動する。また、ダイヘッド２に塗工材料を供給しその先端に設けられたスリットから吐出させる。吐出量の初期調整も準備作業の段階で済ませておく。吐出した塗工材料はウェブの表面に転移して塗工が行なわれる。このとき、ウェブの全幅における塗工膜の均一性は塗工間隙の均一性に強く依存する。
【００２３】
次に、変位センサ５ａ，５ｂ、アクチュエータ６ａ，６ｂ、コントローラ９、ドラーバー１０、等から成る制御系の電源をＯＮ（または、すでに電源ＯＮとなっている制御系を作動状態）とする。図１における制御系の電源は、手操作でＯＮ／ＯＦＦする方式、ダイヘッド２が塗工位置にあるときにだけ自動でＯＮする方式、等とすることができる。
【００２４】
変位センサ５ａ，５ｂはダイヘッド２と一体であるから、変位センサ５ａ，５ｂの各々はローラ１とダイヘッド２との左右における距離を検出する。本発明における左右の構成は同一であるから、特に必要のない限り以降の説明では左右を区別しない。この検出した距離に基づいて演算により塗工間隙を一意的に導出することができる。変位センサ５ａ，５ｂをセンサヘッド部分とする計測器の本体部分、またはコントローラ９は、変位センサ５ａ，５ｂが検出した距離に基づいて塗工間隙を導出する。
【００２５】
コントローラ９は、導出した塗工間隙と目標とする塗工間隙との制御偏差を演算する。目標とする塗工間隙は、塗工装置において適正な塗工が行なわれるための所定の塗工間隙であってコントローラ９に設定する目標値である。コントローラ９の目標値は、たとえば、オペレータが操作パネルから手入力するか、以前に塗工した品目と同一仕様であれば、記憶されている目標値を品目指定により選択入力する。
【００２６】
コントローラ９は、制御偏差に基づいて制御量を演算する。たとえば、制御偏差に比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）の演算を行なって制御量を演算するＰＩＤ制御を適用することができる。コントローラ９に設定する演算式（係数）は、演算によって得られた制御量によって制御偏差が小さくなるような演算式である。そのような設定の方法は周知の技術であるから説明を省略する。
【００２７】
ドライバー１０はコントローラ９が出力する制御量を入力し、その制御量に基づいて、アクチュエータ６ａ，６ｂに適合する形態の電力を供給する。その結果、ダイヘッド受台３が移動し、そのダイヘッド受台３に固定支持されたダイヘッド２が塗工間隙が所定の塗工間隙となるような位置に移動する。
【００２８】
ダイヘッド２の変位の形態の一例を図４に示す。図４（Ａ）に示すように、左右のアクチュエータ６ａ，６ｂの各々の移動位置が同方向に変位する操作が行なわれれば、ダイヘッド２はローラ１に対して平行した変位を行う。その結果、塗工間隙は左右の幅方向全体に同方向へ調節される。また、図４（Ｂ）に示すように、左右のアクチュエータ６ａ，６ｂの各々の移動位置が逆方向に変位する操作が行なわれれば、ダイヘッド２はローラ１に対して不平行方向（傾斜する方向）の変位を行う。その結果、塗工間隙は左右の幅方向全体に傾斜する方向へ調節される。これらの動きの組合せによって、ローラ１の塗工時における半径方向の振れ幅を皆無または良好に抑制し、左右の幅方向全体に塗工間隙の均一性を得ることができる。
【００２９】
以上、本発明の塗工装置の動作について説明した。以上はフィードバック制御系の動作である。次に、本発明の塗工装置におけるプログラム制御系の動作について説明する。ここでプログラム制御はあらかじめ定められた変化する目標値に追従させる制御である。
図１に示すエンコーダ５はローラ１の回転角度を検出する。また、変位センサ５ａ，５ｂはローラ１の周面までの距離を検出する。それらの出力信号はコントローラ９によって入力が行なわれ、コントローラ９は回転角度と距離との関係を記憶手段に記憶する。この記憶するタイミングを決定する司令は、たとえば、適正な塗工が行なわれるように塗工間隙の調整が完了した後にオペレータが指示入力することによってコントローラ９に伝達されるようにする。
【００３０】
コントローラ９の読出手段は、エンコーダ５から入力した回転角度に対応する距離を記憶手段から読み出す。コントローラ９は、変位センサ５ａ，５ｂが検出した距離に基づいて塗工間隙を導出する。コントローラ９は、導出した塗工間隙と目標とする塗工間隙との制御偏差を演算する。コントローラ９は、制御偏差に基づいて制御量を演算する。その後の動作は、前述のフィードバック制御のときと同様であるから説明を省略する。
【００３１】
なお、上述においてはコントローラ９が回転角度と距離との関係を記憶手段に記憶させ、回転角度に対応する距離を読出手段に読出させる方式として説明した。この距離に代えて、距離と対応関係が明確である他のデータ、すなわち導出した塗工間隙、制御偏差、制御量を記憶し読出す方式としても全く作用効果に変化はない。本発明の塗工装置においては、距離と対応関係が明確であれば記憶するデータは何でもよくその種類によって限定されない。
【００３２】
本発明においてフィードバック制御とプログラム制御とは、使い分けを行なったり、組合せて使用することができる。たとえば、回転角度と距離との関係に安定した周期性が存在しないことが判っているときにはフィードバック制御を使用する。一方、回転角度と距離との関係に安定した周期性が存在することが判っているときにはプログラム制御を使用する。
【００３３】
また、フィードバック制御を使用していて回転角度と距離との関係に安定した周期性が存在することが判ったときにプログラム制御に切替えて使用する。切替えて使用するときには、フィードバック制御で適正な塗工が行なわれているときに、オペレータが制御モードをフィードバック制御からプログラム制御に切替える指示入力を行なう。コントローラ９はその指示入力によって、まず回転角度と距離との関係を記憶させるプログラム制御における設定動作を行い、その後プログラム制御に切替える動作を行ないプログラム制御を遂行する。
【００３４】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の請求項１に係る塗工装置によれば、厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工装置が提供される。
また本発明の請求項２に係る塗工装置によれば、回転角度と距離との関係に安定した周期性が存在するときには、その記憶データに基づいて塗工間隙を所定の塗工間隙とする制御を高い信頼性で行なうことができる。
また本発明の請求項３に係る塗工方法によれば、厚さのムラが著しく小さい高品質の塗工膜が得られる塗工方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗工装置における構成の一例を示す図である。
【図２】塗工ローラとダイヘッドの位置関係およびダイヘッドと移動手段の構成について示す側面図である。
【図３】塗工ローラとダイヘッドの位置関係およびダイヘッドと移動手段の構成について示正面図である。
【図４】ダイヘッドの変位の形態の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ローラ
２  ダイヘッド
３  ダイヘッド受台
４ａ，４ｂ  軸受
５ａ，５ｂ  変位センサ
６ａ，６ｂ  アクチュエータ
７ａ，７ｂ  直動案内
８  エンコーダ
９  コントローラ
１０  ドライバー
【図１】
2005000883.tif 000003
【図２】
2005000883.tif 000004
【図３】
2005000883.tif 000005
【図４】
2005000883.tif 000006