(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェブの低張力搬送等においても応答性に優れ、配置する際の制約が少ない張力調整機構および張力制御装置をを提供すること。【解決手段】長尺のウェブＷが搬送されるウェブ搬送ラインのウェブの張力を調整する張力調整機構であって、ウェブを掛渡す２本のロール３１、３２と、前記２本のロールを回転自在に保持するとともに、前記２本のロール間を回転軸２Ａとして揺動運動するアーム部２と、前記回転軸を中心に前記アーム部に回転力を与える駆動機構４１とを備え、前記ウェブを、前記２本のロールにＳ字状または逆Ｓ字状に巻きかけた状態で、前記駆動部により前記アーム部に加える回転力を変化させることにより、前記ウェブの張力を調整する張力調整機構および張力制御装置１を提供する。【選択図】図１
2017052638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のウェブが搬送されるウェブ搬送ラインのウェブの張力を調整する張力調整機構であって、
ウェブを掛渡す２本のロールと、
前記２本のロールを回転自在に保持するとともに、前記２本のロール間を回転軸として揺動運動するアーム部と、
前記回転軸を中心に前記アーム部に回転力を与える駆動機構とを備え、
前記ウェブを、前記２本のロールにＳ字状または逆Ｓ字状に巻きかけた状態で、前記駆動部により前記アーム部に加える回転力を変化させることにより、前記ウェブの張力を調整する張力調整機構。
【請求項２】
前記アーム部が前記回転軸を中心に対称形状であって、
前記２本のロールは、前記回転軸を中心に前記アーム部の対称位置に設けられている、請求項１に記載の張力制御装置。
【請求項３】
前記駆動機構が回転力を発生し、
前記回転軸が前記駆動機構に連結されている、請求項１または請求項２に記載の張力調整機構。
【請求項４】
前記駆動機構がパウダークラッチを有している、請求項３に記載の張力調整機構。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の張力調整機構と、
連続的に搬送されるウェブの張力を測定する張力計と、
前記張力計の測定値に応じて、前記アーム部に与える回転力を調整する制御部とを備えた張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続走行するウェブの張力を調整するための張力調整機構および張力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムや不織布のようなウェブを連続的に搬送するのに際して張力制御は不可欠であり、ウェブの張力制御には一般的にダンサーロールが用いられている（特許文献１等に記載）。
【０００３】
従来のダンサーロール機構を図９に示す。図９において、ウェブＷは、固定配置され回転自在なガイドロール６０およびガイドロール７０の間で、上下移動可能で回転自在なダンサーロール３０に巻きかけられて搬送される。その際、下側に一定の荷重Ｆをダンサーロール３０加えることにより、ウェブＷに加わる張力は一定に保たれる。ここで、ウェブWの種類や厚みに応じて張力を任意に設定できるように、ダンサーロール３０に加える荷重が変更できる図１０のような構成が良く知られている。図１０では、回転軸２０Ａを中心として揺動運動するアーム２０の端部にダンサーロール３０を設けてあり、ダンサーアーム２０にシリンダ４０が回転力を加えることにより、ダンサーロール３０に荷重が加わる。シリンダ４０が発生する力はシリンダ内の圧力を調整することにより可変できるので、ダンサーロール３０に加える荷重を変えることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７９０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウェブを連続搬送しながら各種の処理を行う所謂ロールトゥーロールプロセスが、種々のウェブ素材を対象に、様々な用途に用いられるようになっている。これに伴い、張力制御の重要性も高まっており、巻出しから巻取りに至る様々な工程で精密な張力制御を行う必要性も増している。
【０００６】
例えば、ウェブ素材として変形しやすい特性を有するものを用いる場合では、ウェブの伸び縮みによって張力変動が生じやすい。このため、低張力での搬送が求められるとともに、張力変動が生じたら素早く調整する必要がある。しかし、一般的に用いられる、図１０の構成によりダンサーロール３０に荷重を与える方式においては、摺動抵抗等のメカロスにより応答遅れが生じることがあり、微小な張力変動に素早く応答することは難しい。図１０において、ウェブWに伸びが生じれば、荷重Fが加わっているダンサーロール３０が降下してウェブWの張力を一定に維持するが、シリンダ４０の摺動抵抗があるため、ダンサーロール３０の降下に若干の時間を要する。更に、低張力搬送では、摺動抵抗のため張力変動に応答できないこともある。このため、シリンダ４０や回転軸２０Ａに低摺動抵抗タイプのものを選ぶ等の、設計時の配慮も必要になっている。
【０００７】
また、精密な張力制御を行おうとした場合、一連のラインの中の様々な工程で張力制御を行うことが望ましいが、図９に示すような従来のダンサーロール機構では、２つのガイドロール間にガイドロール配置とほぼ直角方向にダンサーロール３０配置する必要があり、張力制御機構の配置に制約がある。特に、図１０に示すような張力可変機構の設置においては制約が多い。
【０００８】
このため、所望の箇所全てに張力調整機構を設置しようとすると、レイアウト設計に困難を伴う。また、既設のウェブ処理ラインを改造しようとした場合にも、所望の箇所に張力制御機構を追加することが難しいという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、ウェブの低張力搬送等においても応答性に優れ、配置する際の制約が少ない張力調整機構および張力制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
長尺のウェブが搬送されるウェブ搬送ラインのウェブの張力を調整する張力調整機構であって、
ウェブを掛渡す２本のロールと、
前記２本のロールを回転自在に保持するとともに、前記２本のロール間を回転軸として揺動運動するアーム部と、
前記回転軸を中心に前記アーム部に回転力を与える駆動機構とを備え、
前記ウェブを、前記２本のロールにＳ字状または逆Ｓ字状に巻きかけた状態で、前記駆動部により前記アーム部に加える回転力を変化させることにより、前記ウェブの張力を調整する張力調整機構である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
前記アーム部が前記回転軸を中心に対称形状であって、
前記２本のロールは、前記回転軸を中心に前記アーム部の対称位置に設けられている、請求項１に記載の張力調整機構である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
前記駆動機構が回転力を発生し、
前記回転軸が前記駆動機構に連結されている、請求項１または請求項２に記載の張力調整機構である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
前記駆動機構がパウダークラッチを有している、請求項３に記載の張力調整機構である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の張力調整機構と、
連続的に搬送されるウェブの張力を測定する張力センサと、
前記張力センサの測定値に応じて、前記アーム部に与える回転力を調整する制御部とを備えた張力制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の張力調整機構および張力制御装置により、ウェブの低張力搬送においても応答性に優れた張力制御を、大きな設置スペースを必要とせずに行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る張力制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る張力調整機構の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る張力制御装置の定常状態を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る張力制御装置でウェブの張力が低下した時のアームがとる動作の状態を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る張力制御装置でウェブの張力が上昇した時のアームがとる動作の状態を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る張力制御装置で張力センサを下流側に設置した例を示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る張力制御装置を示す図である。
【図８】本発明で、シリンダを駆動機構として用いる例を示す図である。
【図９】従来のダンサーロール機構の構成を示す図である。
【図１０】従来のダンサーロールで、張力を任意に設定できる構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る張力制御装置１の構成を説明する図であり、図２には張力制御装置１における張力調整機構１０を示している。
【００１８】
図１において、張力制御装置１は、ウェブＷの搬送ライン中に設けられたものである。図１の図面上において、長尺のウェブＷは左上から右下に向かう方向に搬送されており、ロール５は張力センサ機能を有している回転自在なロールであり、上流側のロール６と下流側のロール７の間で張力が調整される。
【００１９】
図１の張力制御装置１における張力調整機構１０の部分を抽出したのが図２であり、図２（ａ）は上部（Ｚ軸方向）から見たものであり、図２（ｂ）はウェブＷの搬送方向に対して横側（Ｙ軸方向）から見たものである。張力調整機構１０は、アーム部２、ロール３１、ロール３２、駆動機構４によって構成されている。
【００２０】
アーム部２は回転軸２Ａを中心に揺動運動可能になっており、駆動機構４により回転力を得る。なお、ここで言う回転力とはトルクと同義である。
【００２１】
ロール３１およびロール３２は、回転軸３１Ａおよび回転軸３２Ａを中心に回転自在となるように、アーム部２に取り付けられている。なお、上流側のウェブＷに接触する方をロール３１として、下流側にウェブに接触する方をロール３２とする。
【００２２】
駆動機構４は、駆動源４１、駆動力伝達機構４２および角度計４３を構成要素として、固定台座４４に固定されている。本実施形態において、駆動源４１は回転力を発生するモーターであり、その回転力が回転軸４Ａを経てアーム部２の回転軸２Ａに伝わるが、パウダークラッチ等の駆動力伝達機構４２によって、回転軸２Ａに加わる回転力を調整することが出来る。なお、駆動源４１が回転力を可変する機能を有している場合は、駆動力伝達機構４２を省くことも可能である。また、角度計４３は、回転軸２Ａの回転角（回転台座４４を基準とした傾き角）を測定する機能を有している。
【００２３】
なお、張力調整機構１０は、後述のとおり、ウェブＷの張力を変化させることは出来るが、所望の値に制御するためには、張力センサと組合わせて制御することが望ましい。そこで、図１に示す実施形態の制御装置１では上流側のロール５に張力センサの機能を持たせるとともに制御部９を備えている。制御部９は、駆動源４１、駆動力伝達機構４２、ロール５に接続され、ロール５で測定された張力値を読み込んで、駆動源４１および駆動力伝達機構４２を制御するとともに、角度計４３の測定値を読み込む機能も有している。
【００２４】
以下、張力制御装置１が連続搬送されるウェブＷの張力を制御する工程について、図３から図５を用いて説明する。図３から図５は、ウェブＷの搬送方向に対して横側（Ｙ軸方向）から見た図である。
【００２５】
図３から図５において、ウェブＷはロール５、ロール６を経て、ロール３１とロール３２にＳ字状に巻きかけられた後にロール７に向かって搬送されている。図示してはいないが、ロール５の上流側にウェブＷの巻出し機構があり、ロール７の下流側にはウェブＷの巻取り機構があり、通常、ウエブＷは一定の速度で搬送されている。
【００２６】
以下の説明において、まず図３は、ウェブが所定の張力がＦＴで安定している状態である。図３において、アーム部２の回転軸２Ａには回転力Ｔが常時加わっている。この回転力Ｔがロール３１およびロール３２に巻きついたウェブＷに張力としてＦＴを与えている。ここで、回転軸２Ａに加わる回転力Ｔは、駆動源４１および駆動力伝達機構４２により一定に保たれているので、ウェブＷの搬送が定常状態であるならば、ウエブの張力もＦＴ一定に保たれる。
【００２７】
図３はウェブＷの搬送が定常状態に保たれている場合であるが、実際にはウェブＷの伸縮や、搬送速度の変動などにより、ウェブＷの張力が変動する場合がある。このような張力変動が生じたときの状態を示したのが図４および図５である。
【００２８】
図４は、ウェブＷの張力が何らかの原因でＦＴよりも低くなった場合であり、ウェブＷの張力と回転力Ｔによって発生する張力とのバランスが崩れ、回転力Ｔによりアーム部２には（反時計回りに）傾く力が働く。ここで、アーム部２が反時計回りに傾くと、ロール６とロール３１の間のウェブＷの張力を増す力が働き、同様におよびロール３２とロール７の間のウェブＷの張力を増す力が働く。すなわち、ウェブＷの張力低下は修正される。
【００２９】
図５は、ウェブＷの張力がＦＴよりも上昇した場合であり、ウェブＷの張力と回転力Ｔによって発生する張力とのバランスが崩れ、ウェブＷの張力アップによりアーム部２に（時計回りに）傾く力が働く。ここで、アーム部２が時計回りに傾くと、ロール６とロール３１の間のウェブＷの張力は弱まり、同様におよびロール３２とロール７の間のウェブＷの張力は弱まる。すなわち、ウェブＷの張力上昇は修正される。
【００３０】
なお、図４、図５の状態では、ウェブＷの、ロール３１およびロール３２に対する巻きつき角が図３の状態とは異なる。このため、回転力Ｔがロール３１およびロール３２に巻きついたウェブＷに与える張力も図３の状態と図４、図５の状態では異なる。このため、ウェブＷの張力を一定値に制御しようとした場合は、張力値を測定する張力センサを設けて、張力センサの測定値を監視して、回転力Ｔを制御することが望ましい。その一例が図１の張力制御装置１であり、制御部９がロール５に設けた張力センサの測定値に応じて、アーム部２の回転軸２Ａに加わる回転力Ｔを制御する構成となっている。回転力Ｔの制御方法としては、駆動力伝達機構４２を制御すれば良いが、必要に応じて駆動源４１の出力を制御しても良い。ここで、本実施例でロール５に設けている張力センサは、ウェブＷがロールに与える力を測定して張力に換算するものであり、ウェブＷの巻きつき状態が変化することは好ましくない。図３から図５では、上流側のロール６の更に上流に配置してあるが、図６に示すように下流側のロール７の更に下流側に張力センサを設けたロール８を配置しても良い。なお、張力センサの種類および設置箇所はこれに限るものではなく、他の方式を用いて、別の箇所に設けても良い。
【００３１】
ところで、前述のとおり、同一回転力でもアーム部２の傾き角によってウェブＷに与える張力が異なる。すなわち、ウェブＷの張力制御を行うのに際して、アーム部２の傾き角は重要なパラメータである。そこで、回転軸２Ａの傾き角を得るための角度計４３を設けて、その測定値を制御部９が入手して制御パラメータとしても良い。
【００３２】
なお、アーム部２は、図３のような状態に対して傾き角が大きくなった場合、その傾きが時計回り方向でも反時計回り方向でも、ウェブＷの張力を調整する機能が低下する。例えば、図５の状態よりもアーム部２が時計回りに傾いた状態では、ウェブＷとロール３１およびロール３２が接触しなくなり張力調整不能になる。このため、制御部９はアーム部２の傾き角を制御する機能を備えていても良い。アーム部２の傾き角を制御する方法としては、ロール５の上流側にウェブＷの巻出し機構と、ロール７の下流側にはウェブＷの巻取り機構の速度比を変化させる等がある。
【００３３】
図３と装置構成は同じであるが、別の実施形態として図７のような実施形態もある。図３ではロール６とロール３１（およびロール３２とロール７）でウェブが接触する面が異なっているのに対して、図７ではロール６とロール３１（およびロール３２とロール７）でウェブが接触する面が同じという違いがある。すなわち、ウェブＷは、図３ではロール３１とロール３２にＳ字状に巻きかけられているのに対して。図７においてはロール３１とロール３２に逆Ｓ字状に巻きかけられている。また、アーム部２の回転軸２Ａに加わる回転力Ｔが、図３では反時計回りの方向であったのに対して図７では時計回り方向という違いもある。ただし、アーム部２の回転軸２Ａが、ウェブＷの張力変動を修正する方向に傾くという特徴は一致しており、張力制御装置として機能する。また、何れも２本のロール（ロール３１、ロール３２）が設けられたアーム部２を揺動することで張力調整が可能であり、従来のダンサーロール機構に比べて小さなスペースに設置可能である。また、上流側ロール（ロール６）と下流側ロール（ロール７）の配置に応じて、図３のようにするか図７のようにするかを選択することも可能である。
【００３４】
以上の実施形態においてアーム部２に回転力を加えるために、モーター等を駆動源４１とする構成について説明した。この形態は、アーム部２の回転軸２Ａに直接的に回転力を印加しているため、シリンダ機構を用いる場合に比べて、張力変動に対する応答性が高く、低張力搬送において優れた制御性を発揮する。一方において、応答性を重要視しない場合においては駆動機構４は別の構成であっても良い。例えば、図８に示すように、シリンダ４５によってアーム部２に回転力を加える構成とすることも可能であり、配置の際の制約が少ないという本発明の一つの特徴が活かせる。
【符号の説明】
【００３５】
１          張力制御装置
２          アーム部
２Ａ        回転軸
４          駆動機構
４Ａ        回転軸
５          ロール（張力センサ）
６          ロール
７          ロール
８          ロール（張力センサ）
９          制御部
１０          張力調整機構
３１          ロール
３１Ａ        回転軸
３２          ロール
３２Ａ        回転軸
４１          駆動源
４２          駆動力伝達機構
４３          角度計
４４          固定台座
Ｗ          ウェブ
【図１】
2017052638.tif 000003
【図２】
2017052638.tif 000004
【図３】
2017052638.tif 000005
【図４】
2017052638.tif 000006
【図５】
2017052638.tif 000007
【図６】
2017052638.tif 000008
【図７】
2017052638.tif 000009
【図８】
2017052638.tif 000010
【図９】
2017052638.tif 000011
【図１０】
2017052638.tif 000012