(57)【要約】【課題】張力等を高精度に検出し得る検出装置及び検出方法を提供する。【解決手段】第１の回動軸４９を中心として回動自在な第１のフレーム４６と、第１の回動軸の両側に第１の回動軸と平行に配され、軸受４８を介して第１のフレーム４６により回転自在に支持され、搬送される帯状体又は線状体１２が所定の抱き角で接する２本のロール４４ａ、４４ｂと、第１のフレームの第１の回動軸回りのモーメントを検出する第１の荷重センサ６２とを有し、第１の荷重センサによる検出値に基づいて、帯状体又は線状体の張力を検出する。【選択図】図３
2012021876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回動軸を中心として回動自在な第１のフレームと、
前記第１の回動軸の両側に前記第１の回動軸と平行に配され、軸受を介して前記第１のフレームにより回転自在に支持され、搬送される帯状体又は線状体が所定の抱き角で接する２本のロールと、
前記第１のフレームの前記第１の回動軸回りのモーメントを検出する第１の荷重センサとを有し、
前記第１の荷重センサによる検出値に基づいて、前記帯状体又は前記線状体の張力を検出する
ことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置において、
前記第１の回動軸と平行な第２の回動軸を中心として回動自在な第２のフレームと、
前記第２のフレームの前記第２の回動軸回りのモーメントを検出する第２の荷重センサとを更に有し、
前記第１の回動軸は、前記第２のフレームに設けられており、
前記第１の荷重センサによる検出値と前記第２の荷重センサによる検出値とに基づいて、前記帯状体又は前記線状体の前記張力を検出する
ことを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出装置において、
前記第１の荷重センサによる検出値と前記第２の荷重センサによる検出値とに基づいて、前記ロールの負荷トルクを検出する
ことを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記抱き角を調整する抱き角調整手段を更に有する
ことを特徴とする検出装置。
【請求項５】
第１の回動軸を中心として回動自在な第１のフレームと、前記第１の回動軸の両側に前記第１の回動軸と平行に配され、軸受を介して前記第１のフレームにより回転自在に支持され、搬送される帯状体又は線状体が所定の抱き角で接する２本のロールと、前記第１のフレームの前記第１の回動軸回りのモーメントを検出する第１の荷重センサとを有する検出装置を用いた検出方法であって、
前記第１の荷重センサによる検出値に基づいて、前記帯状体又は前記線状体の張力を検出する
ことを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、めっきを施すべき帯状の基材を搬送しながら、めっき槽内を通過させることにより、帯状の基材に対してめっき処理等を行う技術が提案されている。
【０００３】
かかる基材に過大な張力が加わった場合には、基材が変形してしまい、寸法の安定性等の要求を満足し得ない。
【０００４】
一方、張力が過度に小さい場合には、搬送用のローラと基材との間でスリップが生じ、基材に傷等が生じてしまう。
【０００５】
従って、基材に適切な張力が加わるように制御しながら、基材を搬送することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７８２１４号公報
【特許文献２】特開２００１−６６２０５号公報
【特許文献３】特開２００３−１４７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基材の張力を高精度且つ高感度で検出するのは必ずしも容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、張力等を高精度に検出し得る検出装置及び検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、第１の回動軸を中心として回動自在な第１のフレームと、前記第１の回動軸の両側に前記第１の回動軸と平行に配され、軸受を介して前記第１のフレームにより回転自在に支持され、搬送される帯状体又は線状体が所定の抱き角で接する２本のロールと、前記第１のフレームの前記第１の回動軸回りのモーメントを検出する第１の荷重センサとを有し、前記第１の荷重センサによる検出値に基づいて、前記帯状体又は前記線状体の張力を検出することを特徴とする検出装置が提供される。
【００１０】
上記の検出装置において、前記第１の回動軸と平行な第２の回動軸を中心として回動自在な第２のフレームと、前記第２のフレームの前記第２の回動軸回りのモーメントを検出する第２の荷重センサとを更に有し、前記第１の回動軸は、前記第２のフレームに設けられており、前記第１の荷重センサによる検出値と前記第２の荷重センサによる検出値とに基づいて、前記帯状体又は前記線状体の前記張力を検出してもよい。
【００１１】
上記の検出装置において、前記第１の荷重センサによる検出値と前記第２の荷重センサによる検出値とに基づいて、前記ロールの負荷トルクを検出してもよい。
【００１２】
上記の検出装置において、前記抱き角を調整する抱き角調整手段を更に有してもよい。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、第１の回動軸を中心として回動自在な第１のフレームと、前記第１の回動軸の両側に前記第１の回動軸と平行に配され、軸受を介して前記第１のフレームにより回転自在に支持され、搬送される帯状体又は線状体が所定の抱き角で接する２本のロールと、前記第１のフレームの前記第１の回動軸回りのモーメントを検出する第１の荷重センサとを有する検出装置を用いた検出方法であって、前記第１の荷重センサによる検出値に基づいて、前記帯状体又は前記線状体の張力を検出することを特徴とする検出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２本のロールを用いて張力を検出するため、基材とロールとの抱き角を比較的大きく設定することができ、張力が比較的小さい場合であっても、高精度且つ高感度に張力を検出することができる。また、本発明によれば、ロールの上流側の張力と下流側の張力とをそれぞれ別個に検出することもできる。また、本発明によれば、負荷トルクについても高精度且つ高感度で正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】２本の張力検出用のロールを用いて張力を検出する場合を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による連続湿式処理装置の構造を示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態による検出装置を示す概略図（その１）である。
【図４】基材やロールに働く力やモーメント等を示す図（その１）である。
【図５】本発明の一実施形態による検出装置を示す上面図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態による検出装置を示す上面図（その２）である。
【図７】本発明の一実施形態による検出装置を示す上面図（その３）である。
【図８】本発明の一実施形態による検出装置を示す正面図である。
【図９】本発明の一実施形態による検出装置を示す左側面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による検出装置を示す右側面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による検出装置を示す概略図（その２）である。
【図１２】基材やロールに働く力やモーメント等を示す図（その２）である。
【図１３】本発明の変形実施形態による検出装置を示す概略図である。
【図１４】１本の張力検出用のロールを用いて張力を検出する場合を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１４は、１本の張力検出用のロールを用いて張力を検出する場合を示す概略図である。
【００１７】
図１４（ａ）に示すように、帯状や線状の基材１１２を搬送するための搬送用のロール１４２と、基材１１２における張力Ｔｉ、Ｔｏを検出するための張力検出用のロール１４４とが設けられている。Ｔｉは、ロール１４４の上流側における基材１１２の張力を示しており、Ｔｏは、ロール１４４の下流側における基材１１２の張力を示している。張力検出用のロール１４４は、抱き角（抱き角度）αで基材１１２に接している。
【００１８】
張力Ｔｉ、Ｔｏを検出する際には、張力検出用のロール１４４に働く１方向の荷重を検出するだけでは、正確な張力検出を行うことができない。このため、張力検出用のロール１４４に働く２方向の荷重を検出する。図１４（ｂ）において、ＦＸは、ロール１４４の中心軸に働くＸ方向の荷重であり、ＦＹは、ロール１４４の中心軸に働くＹ方向の荷重である。
【００１９】
抱き角をα（但し、０°＜α＜１８０°）とすると、ロール１４４の上流側における基材１２の張力Ｔｉ、及び、ロール１４４の下流側における基材１１２の張力Ｔｏは、それぞれ以下のような式により表される。
【００２０】
Ｔｏ＝ ＦＹ／ｓｉｎα
Ｔｉ＝ Ｔｏｃｏｓα − ＦＸ
また、張力検出用のロール１４４の半径をｒとすると、負荷トルクＭは、以下のような式により表される。
【００２１】
Ｍ ＝ ｒ（Ｔｏ−Ｔｉ）
なお、負荷トルクとは、ロールに働く張力以外の力によるトルクである。負荷トルクには、ロールの回転摩擦によるトルク等が含まれる。
【００２２】
図１４のように１本のロール１４４で基材１１２の張力を検出する場合には、抱き角αを必ずしも十分に大きくすることができないため、基材１１２における張力を必ずしも十分に高精度で検出し得ない。
【００２３】
本願発明者は鋭意検討した結果、２本の張力検出用のロールを用いて張力を検出することに想到した。図１は、２本の張力検出用のロールを用いて張力を検出する場合を示す概略図である。
【００２４】
図１に示すように、帯状や線状の基材１２を搬送するための搬送用のロール４２と、基材１２における張力Ｔｉ、Ｔｏを検出するための２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂとが設けられている。Ｔｉは、ロール４４ａの上流側における基材１２の張力を示しており、Ｔｏは、ロール４４ｂの下流側における基材１２の張力を示している。張力検出用のロール４４ａ、４４ｂは、抱き角αｉ、αｏで基材１２にそれぞれ接している。
【００２５】
図１に示すように、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いれば、基材１２と張力検出用のロール４４ａ、４４ｂとが十分に大きい抱き角αｉ、αｏで接するようにすることが可能である。このため、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いれば、張力検出用のロール４４ａ、４４ｂに働く合力Ｆｉ、Ｆｏを十分に大きくすることが可能となる。Ｆｉは、上流側のロール４４ａに働く合力を示しており、Ｆｏは、下流側のロール４４ｂに働く合力を示している。
【００２６】
このように、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いれば、基材１２と張力検出用ロール４４ａ、４４ｂとを十分に大きい抱き角αｉ、αｏで接すようにすることが可能となり、基材１２における張力Ｔｉ、Ｔｏを高い感度で検出することが可能となる。
【００２７】
［一実施形態］
本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法並びにその検出装置を用いた処理装置を図１乃至図１２を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態では、本実施形態による検出装置を用いた連続湿式処理装置を例に説明するが、本発明は、連続湿式処理装置に限定されるものではなく、様々な処理装置等に用いることができる。
【００２９】
（連続湿式処理装置）
まず、本実施形態による検出装置を用いた連続湿式処理装置について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による連続湿式処理装置の構造を示す上面図である。
【００３０】
本実施形態による連続湿式処理装置は、帯状のめっき対象物に電気銅めっきを施すものである。
【００３１】
本実施形態による連続湿式処理装置は、図２に示すように、めっき処理が行われるめっき処理部１０と、めっきを施すべき帯状の基材１２をめっき処理部１０に連続的に送り出す基材巻き出し部１４と、めっき処理部１０においてめっきが施された基材１２を連続的に回収する基材巻き取り部１６とを有している。
【００３２】
基材巻き出し部１４には、コイル状に巻かれた帯状の基材１２を、その幅方向を略鉛直にして長手方向に送り出し、めっき処理部１０へ導入するアンコイラー１８が設けられている。アンコイラー１８とめっき処理部１０との間には、アンコイラー１８から送り出された基材１２の張力を一定に保つアキューム装置２０が設けられている。
【００３３】
めっき処理部１０は、めっき液で満たされた複数のめっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを有している。各めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄには、対向する側壁にそれぞれ液シール装置２４が設けられており、一方の側壁の液シール装置２４から基材１２が幅方向を略鉛直にしてめっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ内に導入されるようになっている。めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに導入された基材１２は、そのまま他方の側壁の液シール装置２４を介してめっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ外に導出されるようになっている。
【００３４】
めっき槽２２ｂの基材導出側とめっき槽２２ｃの基材導入側の近傍には、めっき槽２２ｂの液シール装置２４から導出された基材１２を方向転換し、めっき槽２２ｃに液シール装置２４を介して導入するためのＵターン部２６が設けられている。
【００３５】
各めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの基材導入側と基材導出側の液シール装置２４近傍には、基材１２に給電するための給電ロール部２８が設けられている。
【００３６】
めっき槽２２ａの基材導入側と基材巻き出し部１４との間には、基板巻き出し部１４から送り出された基材１２の汚れの除去等を行う前処理槽３０が設けられている。前処理槽３０についても、めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと同様の液シール装置（図示せず）が設けられている。
【００３７】
めっき槽２２ｄの基材導出側の液シール装置２４近傍には、めっきが施された基材１２をシャワー洗浄する洗浄室３２が設けられている。洗浄室３２近傍には、洗浄室内で洗浄された基材１２を熱風乾燥する乾燥室３４が設けられている。
【００３８】
乾燥室３４近傍には、乾燥室３４内で乾燥された基材１２を巻き取り回収する基材巻き取り部１６が配置されている。
【００３９】
基材巻き取り部１６には、めっき処理部１０によりめっきが施され、幅方向を略鉛直にして送り出された基材１２を巻き取って回収するリコイラー３６が設けられている。リコイラー３６とめっき処理部１０の乾燥室３４との間には、基材１２を所定の速度でリコイラー３６に送るための駆動装置３８が設けられている。
【００４０】
各めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの基材導入側と給電ロール２８との間には、後に詳述する本実施形態による検出装置４０が設けられている。検出装置４０は、基材１２における張力等を検出するものである。
【００４１】
こうして、基材巻き出し部１４からその幅方向を略鉛直にして長手方向に送り出された基材１２が、めっき処理部１０の前処理槽３０、めっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、洗浄室３２、乾燥室３４を順次通過し、基材巻き取り部１６により回収される構成となっている。
【００４２】
このように、本実施形態による連続湿式処理装置は、めっき処理の対象物である帯状の基材１２が、液シール装置２４を介してその幅方向を略垂直にして長手方向にめっき槽２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ内を通過するものである。
【００４３】
基材１２としては、例えばフレキシブルプリント配線板等に用いられる樹脂フィルム等が挙げられる。フレキシブルプリント配線板等の微細化に伴い、基材１２に要求される寸法の安定性は厳しくなってきている。このため、樹脂フィルム等の帯状の基材１２を、微弱な張力で皺や擦り傷等の不良を発生させることなく搬送して、めっき処理等を行うことが好ましい。
【００４４】
基材１２が例えば幅５００ｍｍ、厚さ９μｍ程度の樹脂フィルムの場合には、許容最大張力は例えば２０Ｎ程度である。
【００４５】
なお、基材１２の材質、幅、厚さ、最大許容張力等は、これに限定されるものではなく、基材１２によって様々である。
【００４６】
連続湿式処理装置には、給電ロール２８や液切り用のロール（図示せず）等の多数のロールが組み込まれており、これらすべてのロールの回転摩擦の総計は最大許容張力を超える。このため、ロールの回転摩擦を打ち消すための回転補助駆動が、数箇所のロールに対して行われる。
【００４７】
適切な回転補助駆動の制御を行うためには、微弱な張力を高精度且つ高感度で検出し、検出された正確な張力に基づいて、回転補助駆動の制御を行うことが好ましい。本実施形態による検出装置は、後述するように、基材１２における張力等を高精度且つ高感度で検出し得るものである。
【００４８】
また、ロールの回転摩擦が経時変化等により大きくなってきた場合には、ロールの軸受等をメンテナンスすることが好ましい。本実施形態による検出装置は、後述するように、回転摩擦等を含む負荷トルクを高精度且つ高感度で検出し得るものである。
【００４９】
（検出装置）
次に、本実施形態による検出装置について図３乃至図１２を用いて説明する。図３は、本実施形態による検出装置を示す概略図（その１）である。図４は、基材やロールに働く力やモーメント等を示す図（その１）である。図５は、本実施形態による検出装置を示す上面図（その１）である。図６は、本実施形態による検出装置を示す上面図（その２）である。図７は、本実施形態による検出装置を示す上面図（その３）である。図８は、本実施形態による検出装置を示す正面図である。図９は、本実施形態による検出装置を示す左側面図である。図１０は、本実施形態による検出装置を示す右側面図である。図１１は、本実施形態による検出装置を示す概略図（その２）である。図１１は、図３の場合より抱き角を大きく設定した場合を示している。図１２は、基材やロールに働く力やモーメント等を示す図（その２）である。図１２は、抱き角を図１１のように設定した場合に対応している。
【００５０】
なお、図３、図１１においては、説明の便宜上、ロールを水平に配しているが、実際には、図５乃至図１０に示すように、ロールの長手方向は鉛直方向となっている。なお、ロールの長手方向は鉛直方向に限定されるものではなく、適宜設定し得る。
【００５１】
図３に示すように、回動軸５６を中心軸として回動自在なフレーム（メカニカルロス検出フレーム）５４が設けられている。フレーム５４は、支点５８において、固定フレーム（筐体）６０により回動自在に支持されている。フレーム５４は、複数の部材５４ａ〜５４ｄ（図５，図８，図９参照）を組み合わせることにより構成されている。支点５８としては、例えば転がり軸受等の軸受が用いられている。軸受５８の中心軸は、回動軸５６と一致している。
【００５２】
フレーム５４には、回動軸５６と平行に回動軸４９が設けられている。回動軸４９と回動軸５６との距離は、Ｌｃである。
【００５３】
フレーム５４は、支点５２おいて、フレーム（合成張力検出フレーム、支持部）４６を回動自在に支持している。換言すれば、フレーム４６は、フレーム５４に形成された回動軸４９を中心軸として回動自在にフレーム５４により支持されている。支点５２としては、例えば転がり軸受等の軸受が用いられている。軸受５２の中心軸は、回動軸４９と一致している。図３に示すフレーム４６は、図５乃至図９に示すフレーム４６と抱き角調整用プレート５０ａとねじ５０ｂとが相俟って構成されている。
【００５４】
回動軸４９の両側には、回動軸４９と並行するようにロール（張力検出ロール）４４ａ、４４ｂが設けられている。ロール４４ａ、４４ｂとしては、同じ質量、且つ、同じ寸法のものが用いられている。なお、ロール４４ａ、４４ｂの質量、寸法は、必ずしも同じでなくてもよく、適宜設定してもよい。ロール４４ａ、４４ｂの胴部の直径は、例えば４０ｍｍ程度とする。ロール４４ａ、４４ｂの長手方向における胴部の幅は、例えば５９０ｍｍ程度とする。ロール４４ａの中心軸とロール４４ｂの中心軸と回動軸４９とは、互いに平行になっている。ロール４４ａ、４４ｂは、例えば転がり軸受等の軸受４８を介してフレーム４６により支持されている。
【００５５】
帯状の基材１２は、抱き角αｉ、αｏ（図１参照）でロール４４ａ、４４ｂに接しながら搬送される。抱き角αｉ、αｏは、抱き角調整手段（抱き角調整用軸継手）５０により調整できるようになっている。
【００５６】
図５に示すように、抱き角αｉ、αｏを調整するための抱き角調整用プレート５０ａが設けられている。抱き角調整用プレート５０ａとフレーム４６とは、ねじ（ボルト）５０ｂを緩めることにより摺動可能となり、ねじ５０ｂを用いて固定できるようになっている。図３に示す抱き角調整手段５０は、フレーム４６と抱き角調整用プレート５０ａとねじ５０ｂとが相俟って構成されている。
【００５７】
図６は、図５の場合より抱き角αｉ、αｏを小さく設定した場合を示している。図７は、基材１２とロール４４ａ、４４ｂとが接触しないようにした状態を示している。
【００５８】
本実施形態では、このような抱き角調整手段５０が設けられているため、抱き角αｉ、αｏを容易に調整することが可能である。抱き角αｉ、αｏの設定可能範囲は、例えば０°〜２４°程度となっている。なお、抱き角αｉ、αｏの設定可能範囲はこれに限定されるものではなく、所望の範囲で抱き角αｉ、αｏを設定できるように、抱き角調整手段５０等を設計すればよい。
【００５９】
フレーム５４には、フレーム４６の回動軸４９回りのモーメントを検出する荷重センサ（力検出器）６２が設けられている。荷重センサ６２としては、例えば軽荷重測定用のロードセル等を用いることができる。抱き角αｉ、αｏが例えば２４°程度、張力Ｔｉ、Ｔｏが例えば２０Ｎ程度の場合、荷重センサ６２に働く荷重は、例えば４．７Ｎ程度である。荷重センサ６２の最大測定可能荷重は、例えば２０Ｎ程度である。なお、荷重センサ６２の最大測定可能荷重は、これに限定されるものではなく、適切な荷重センサを適宜用いることができる。荷重センサ６２は、回動軸４９から距離Ｌａ（図３参照）だけ離れた箇所におけるフレーム４６の回動軸４９回りのモーメントを検出する。
【００６０】
固定フレーム６０には、フレーム５４の回動軸５６回りのモーメントを検出する荷重センサ６４が設けられている。荷重センサ６４としては、例えば軽荷重測定用のロードセル等を用いることができる。かかる荷重センサ６４の最大測定可能荷重は、例えば２０Ｎ程度である。なお、荷重センサ６４の最大測定可能荷重は、これに限定されるものではなく、適切な荷重センサを適宜用いることができる。荷重センサ６４は、回動軸５６から距離Ｌｂ（図３参照）だけ離れた箇所におけるフレーム５４の回動軸５６回りのモーメントを検出する。
【００６１】
図８に示すように、荷重センサ６２、６４が配されている箇所は、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向の中央近傍の高さの箇所ではなく、上端部の近傍である。このため、捩りモーメントによるフレーム４６，５４のねじれが、検出精度に悪影響を与えるのを防止すべく、十分な捩り剛性を有するフレーム４６，５４を用いることが好ましい。
【００６２】
なお、検出精度を向上させるためには、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向の中央の近傍の高さの箇所に、荷重センサ６２，６４を設けるようにすることが好ましい。
【００６３】
基材１２における張力Ｔｉ、Ｔｏや、ロール４４ａ、４４ｂにおける負荷トルクＭｉ、Ｍｏは、以下のようにして求められる。
【００６４】
図４に示すように、ロール４４ａの上流側における基材１２の張力をＴｉとし、ロール４４ｂの下流側における基材１２の張力をＴｏとし、ロール４４ａとロール４４ｂとの間の部分における基材１２の張力をＴＣとし、上流側のモーメント長さをＬｉとし、下流側のモーメント長さをＬｏとすると、フレーム４６の回動軸（ピボット）４９回りのモーメントＭＣは、以下のような式（１）により表される。
【００６５】
ＭＣ＝ ＴｉＬｉ ＋ ＴｏＬｏ  ・・・（１）
また、ロール４４ａ、４４ｂの半径をｒとし、上流側のロール４４ａの抱き角をαｉ（但し、０°＜αｉ＜３６０°）とし、下流側のロール４４ｂの抱き角をαｏ（但し、０°＜αｏ＜３６０°）とし、ひねり角をθ（但し、０°＜θ＜９０°）とすると、上流側のモーメント長さＬｉと、下流側のモーメント長さＬｏは、以下のような式により表される。
【００６６】
Ｌｉ＝ ｒ｛１＋ｓｉｎ（αｉ−θ）／ｓｉｎθ｝
Ｌｏ＝ ｒ｛１＋ｓｉｎ（αｏ−θ）／ｓｉｎθ｝
また、ピボット（回動軸）４９に働く合力ＲのＸ方向成分ＲｘとＹ方向成分Ｒｙとは、以下のような式（２）、（３）により表される。なお、Ｘ方向とは、ロール４４ａの中心とロール４４ｂの中心とを結ぶ線の方向である。Ｙ方向とは、Ｘ方向と垂直な方向であって、且つ、ロール４４ａ、４４ｂの中心軸とも垂直な方向である。
【００６７】
Ｒｘ＝ Ｔｏｃｏｓ（αｏ−θ） − Ｔｉｃｏｓ（αｉ−θ）  ・・・（２）
Ｒｙ＝ Ｔｏｓｉｎ（αｏ−θ） − Ｔｉｓｉｎ（αｉ−θ）  ・・・（３）
また、上流側のロール４４ａの負荷トルクＭｉ、下流側のロール４４ｂの負荷トルクＭｏは、以下のような式により表される。
【００６８】
Ｍｉ＝ ｒ（Ｔｃ−Ｔｉ）
Ｍｏ＝ ｒ（Ｔｏ−Ｔｃ）
２本のロール４４ａ、４４ｂの負荷トルクの合計（Ｍｉ＋Ｍｏ）は、以下のような式（４）により表される。
【００６９】
Ｍｉ＋Ｍｏ＝ ｒ（Ｔｏ−Ｔｉ）  ・・・（４）
また、図３に示すように、荷重センサ６２に対するフレーム４６のモーメント長さをＬａとし、荷重センサ６４に対するフレーム５４のモーメント長さをＬｂとし、回動軸（ピボット）４９に対するフレーム５４のモーメント長さをＬｃとすると、荷重センサ６２に働く荷重Ｆａ、及び、荷重センサ６４に働く荷重Ｆｂは、以下のような式（５）、（６）により表される。
【００７０】
Ｆａ＝ Ｍｃ／Ｌａ  ・・・（５）
Ｆｂ＝（Ｍｃ＋ＲｘＬｃ）／Ｌｂ  ・・・（６）
図３のように、ＴｏのＸ方向成分絶対値がＹ方向成分絶対値よりも大きい場合には、式（２）、（３）のうち、式（２）を用いた場合の方がＴｉとＴｏとの差を検出しやすくなるため、式（２）を選択することが好ましい。式（１）、（２）に、αｉ＝αｏ＝θ、Ｌｉ＝Ｌｂ＝ｒ を代入すると、それぞれ、
Ｍｃ＝（Ｔｉ＋Ｔo）ｒ
Ｒｘ＝  Ｔo−Ｔｉ
となり、Ｔｉ、Ｔoを求めると、
Ｔｉ＝｛（Ｍｃ／ｒ）−Ｒｘ｝／２
Ｔo＝｛（Ｍｃ／ｒ）＋Ｒｘ｝／２
となる。これを式（４）に代入すると、
Ｍｉ＋Ｍｏ＝ ｒＲｘ
となる。
【００７１】
また、式（５）、（６）からＲｘを求めると、
Ｒｘ＝（ＦｂＬｂ−ＦａＬａ）／Ｌｃ
となる。従って、上流側の張力Ｔｉ、下流側の張力Ｔｏ、及び、負荷トルクの合計（Ｍｉ＋Ｍｏ）は、以下のような式（７）〜（９）により表される。
【００７２】
Ｔｉ＝（ＦａＬａ／２）（１／ｒ＋１／Ｌｃ）−ＦｂＬｂ／（２Ｌｃ）  ・・・（７）
Ｔo＝（ＦａＬａ／２）（１／ｒ−１／Ｌｃ）＋ＦｂＬｂ／（２Ｌｃ）  ・・・（８）
Ｍｉ＋Ｍｏ＝ （ｒ／Ｌｃ）（ＦｂＬｂ−ＦａＬａ）                  ・・・（９）
また、図１１に示すように、荷重センサ６２に対するフレーム４６のモーメント長さをＬａとし、荷重センサ６４に対するフレーム５４のモーメント長さをＬｂとし、回動軸（ピボット）４９に対するフレーム５４のモーメント長さをＬｃとすると、荷重センサ６２に働く荷重Ｆａ、及び、荷重センサ６４に働く荷重Ｆｂは、以下のような式（１０）、（１１）により表される。
【００７３】
Ｆａ＝ Ｍｃ／Ｌａ  ・・・（１０）
Ｆｂ＝（Ｍｃ＋ＲｙＬｃ）／Ｌｂ  ・・・（１１）
図１１のように、ＴｏのＸ方向成分絶対値がＹ方向成分絶対値よりも小さい場合には、式（２）、（３）のうち、式（３）を用いた場合の方がＴｉとＴｏとの差を検出しやすくなるため、式（３）を選択することが好ましい。式（１）、（３）に、αｉ＝αｏ＝θ＋９０゜、Ｌｉ＝Ｌｏ＝ｒ（１＋１／ｓｉｎθ） を代入すると、それぞれ、
Ｍｃ＝（Ｔｉ＋Ｔo）（ｒ＋ｒ／ｓｉｎθ）
Ｒｙ＝  Ｔo−Ｔｉ
となり、Ｔｉ、Ｔoを求めると、
Ｔｉ＝[｛Ｍｃ／（ｒ＋ｒ／ｓｉｎθ）｝−Ｒｘ]／２
Ｔo＝[｛Ｍｃ／（ｒ＋ｒ／ｓｉｎθ）｝＋Ｒｘ]／２
となる。これを式（４）に代入すると
Ｍｉ＋Ｍｏ＝ ｒＲｙ
となる。
【００７４】
また、式（１０）、（１１）からＲｙを求めると、
Ｒｙ＝（ＦｂＬｂ−ＦａＬａ）／Ｌｃ
となる。従って、上流側の張力Ｔｉ、下流側の張力Ｔｏ、及び、負荷トルクの合計（Ｍｉ＋Ｍｏ）は、以下のような式により表される。
【００７５】
Ｔｉ＝（ＦａＬａ／２）｛１／（ｒ＋ｒ／ｓｉｎθ）＋１／Ｌｃ｝−ＦｂＬｂ／（２Ｌｃ）
Ｔo＝（ＦａＬａ／２）｛１／（ｒ＋ｒ／ｓｉｎθ）−１／Ｌｃ｝＋ＦｂＬｂ／（２Ｌｃ）
Ｍｉ＋Ｍｏ＝ （ｒ／Ｌｃ）（ＦｂＬｂ−ＦａＬａ）
こうして、検出用のロール４４ａ、４４ｂの上流側の張力Ｔｉと下流側の張力Ｔｏとがそれぞれ別個に検出され、検出用のロール４４ａ、４４ｂにおける負荷トルクの合計（Ｍｉ＋Ｍｏ）についても検出される。
【００７６】
なお、張力Ｔｉ、Ｔｏや負荷トルク（Ｍｉ＋Ｍｏ）の算出は、本実施形態による処理装置内に設けられたＣＰＵ等の処理部（図示せず）が行うようにしてもよいし、検出装置内に設けられたＣＰＵ等の処理部（図示せず）が行うようにしてもよい。
【００７７】
このようにして検出された張力の検出値は、処理装置が回転補助駆動の制御を行う際等に用いられる。処理装置は、基材１２における張力が所定範囲内になるように回転補助駆動の制御を行う。
【００７８】
また、このようにして検出された負荷トルクの検出値は、ローラ４４ａ、４４ｂの軸受４８等のメンテナンスの要否の判断等に用いることができる。処理装置は、検出された負荷トルクの値に基づいて、軸受４８等のメンテナンスの要否を適宜判断する。
【００７９】
このように、本実施形態によれば、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いるため、基材１２とロール４４ａ、４４ｂとの抱き角αｉ、αｏを比較的大きく設定することが可能である。また、本実施形態によれば、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いるため、２本の張力検出用のロール４４ａ、４４ｂに働く張力Ｔｉ、Ｔｏを合成モーメントとして検出することができる。このため、本実施形態によれば、張力が微弱な場合であっても、高精度且つ高感度に基材１２における張力Ｔｉ、Ｔｏを検出することができる。このため、本実施形態による検出装置を用いれば、基材１２に対して所定の処理を行う処理装置において、適切な回転補助駆動の制御等を行うことが可能となり、基材１２に過大な張力が加わるのを防止しうる。このため、本実施形態によれば、寸法安定性を損なうことなく、めっき処理等の所定の処理を行うことが可能となる。
【００８０】
ロール４４ａ、４４ｂを支持する軸受４８には回転摩擦が生じ、回転摩擦の大きさはロール４４ａ、４４ｂに働く張力Ｔｉ、Ｔｏの大きさによっても変化する。ロール４４ａ、４４ｂの上流側の張力Ｔｉと下流側の張力Ｔｏは、軸受４８の回転摩擦により異なる値となるが、本実施形態では、上流側の張力Ｔｉと下流側の張力Ｔｏとの合力を、２つの荷重センサ６２，６４を用いて２つの方向について検出するため、ロール４４ａ、４４ｂの上流側の張力Ｔｉと下流側の張力Ｔｏとをそれぞれ別個に算出することができる。このため、回転補助駆動をロール４４ａ、４４ｂの上流側において行う場合には、本実施形態による検出装置４０により検出された上流側の張力Ｔｉに基づいて回転補助駆動を適切に行うことができる。また、回転補助駆動をロール４４ａ、４４ｂの下流側において行う場合には、本実施形態による検出装置４０により検出された下流側の張力Ｔｏに基づいて回転補助駆動を適切に行うことができる。
【００８１】
また、本実施形態では、２つの荷重センサ６２，６４のみで上流側の張力Ｔｉ、下流側の張力Ｔｏ、及び、ロール４４ａ、４４ｂに働く負荷トルクの合計（Ｍｉ＋Ｍｏ）を、それぞれ検出することができる。本実施形態では、荷重センサ６２、６４の数が少なくてすむため、低コスト化の要請に応え得る。
【００８２】
基材１２の張力が微弱な場合には、基材１２とロール４４ａ、４４ｂとの間でスリップが生じやすく、基材１２に擦り傷が生じる場合がある。基材１２とロール４４ａ、４４ｂとの抱き角αｉ、αｏを大きく設定すれば、スリップを防止することは可能であるが、抱き角αｉ、αｏを大きく設定した場合には、基材１２の厚みの不均一等に起因して、基材１２に皺が生じやすくなる。本実施形態では、基材１２とロール４４ａ、４４ｂとの抱き角αｉ、αｏを、抱き角調整手段５０により容易に調整し得るため、スリップ等が生じないように抱き角αｉ、αｏを適宜調整することができる。このため、本実施形態によれば、スリップ等により基材１２に傷がつくのを確実に防止し得る。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、２本の検出用のロール４４ａ、４４ｂを用いるため、検出用のロール４４ａ、４４ｂの上流側の張力Ｔｉと下流側の張力Ｔｏとをそれぞれ別個に高精度且つ高感度で正確に検出することができるとともに、検出用のロール４４ａ、４４ｂにおける負荷トルクについても高精度且つ高感度で正確に検出することができる。また、本実施形態による検出装置は、簡便な構成であるため、低コスト化の要請にも応え得る。また、本実施形態による検出装置は、コンパクトであるため、省スペース化の要請に応え得る。また、本実施形態による検出装置は、抱き角αｉ、αｏの調整も容易であるため、操作性の向上にも寄与することができる。
【００８４】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００８５】
例えば、負荷トルクＭｉ、Ｍｏが無視できるほど小さいことがわかっている場合には、図３に示される荷重センサ６４及びフレーム５４を設けない構成にしてもよい。図１３は、本発明の変形実施形態による検出装置を示す概略図である。図３に示される荷重センサ６４及びフレーム５４は、図１３には設けられていない。負荷トルクＭｉ、Ｍｏが無視できるほど小さい場合には、式（９）にＭｉ＋Ｍｏ≒０を代入すると、ＦａＬａ≒ＦｂＬｂとなり、式（７）、（８）より、張力Ｔｉ、Ｔｏは以下のような式により表される。
【００８６】
Ｔｉ≒ Ｔｏ ≒ ＦａＬａ／（２ｒ）
これらの式から分かるように、負荷トルク（Ｍｉ＋Ｍｏ）が無視できるほど小さいことがわかっている場合には、荷重センサ６２に働く荷重Ｆａのみに基づいて張力Ｔｉ、Ｔｏを求めることが可能である。図１３のような構成にすれば、簡便な構成の検出装置を実現することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、基材１２が帯状体である場合を例に説明したが、基材１２は帯状体に限定されるものではない。例えば基材１２が線状体であってもよい。基材１２が線状体である場合にも、高精度且つ高感度で張力や負荷トルク等を検出することができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、荷重センサ６２を１つ設ける場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上部側のみならず、下部側にも荷重センサ６２を設けるようにしてもよい。そして、２つの荷重センサ６２により得られる検出値の加算値や平均値等を用いて張力や負荷トルク等を検出するようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、荷重センサ６４を１つ設ける場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上部側のみならず、下部側にも荷重センサ６４を設けるようにしてもよい。そして、２つの荷重センサ６４により得られる検出値の加算値や平均値等を用いて張力や負荷トルク等を検出するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、張力等を算出する際に抱き角αｉ、αｏの値を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。抱き角αｉ、αｏを正確に求めることが困難な場合には、例えば、ばね秤等を用いて張力を測定しながら、基材１２に張力を与え、張力と荷重センサ６２，６４の出力信号との相関を予め測定しておき、張力を検出する際には、この相関に基づいて張力を算出するようにしてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向が鉛直方向である場合を例に説明したが、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向を鉛直方向に設定しなくてもよい。回動軸４９を挟んだ両側に張力検出用のロール４４ａ、４４ｂをそれぞれ配せば、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向が鉛直方向でない場合であっても、ロール４４ａ、４４ｂの重量が相殺される。このため、ロール４４ａ、４４ｂの長手方向が鉛直方向でない場合であっても、加重センサ６２，６４にはロール４４ａ、４４ｂの重量による荷重が働かず、荷重センサ６２、６４の計測範囲を最大限に活用することが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…めっき処理部
１２…基材
１４…基材巻き出し部
１６…基材巻き取り部
１８…アンコイラー
２０…アキューム装置
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…めっき槽
２４…液シール装置
２６…Ｕターン部
２８…給電ロール部
３０…前処理槽
３２…洗浄室
３４…乾燥室
３６…リコイラー
３８…駆動装置
４０…検出装置
４２…ロール
４４ａ、４４ｂ…ロール
４６…フレーム
４８…軸受
４９…回動軸
５０…抱き角調整手段
５０ａ…抱き角調整用プレート
５０ｂ…ねじ
５２…支点
５４…フレーム
５４ａ〜５４ｄ…部材
５６…回動軸
５８…支点
６０…固定フレーム
６２…荷重センサ
６４…荷重センサ
１１２…基材
１４２…ロール
１４４…ロール
【図１】
2012021876.tif 000003
【図２】
2012021876.tif 000004
【図３】
2012021876.tif 000005
【図４】
2012021876.tif 000006
【図５】
2012021876.tif 000007
【図６】
2012021876.tif 000008
【図７】
2012021876.tif 000009
【図８】
2012021876.tif 000010
【図９】
2012021876.tif 000011
【図１０】
2012021876.tif 000012
【図１１】
2012021876.tif 000013
【図１２】
2012021876.tif 000014
【図１３】
2012021876.tif 000015
【図１４】
2012021876.tif 000016