(57)【要約】【課題】フィルムや金属はくといった薄い膜状のウェブの搬送で問題となる蛇行や斜行、折れや皺などが発生しないように搬送するとともに、機能性フィルムやフレキシブル電子デバイスのような表面がもろいウェブに対しても傷つけないように非接触搬送を行うウェブ搬送装置を提供する。【解決手段】ウェブ１０の端部を支持することによりウェブの端部以外を非接触で搬送可能なウェブ搬送装置１であって、ウェブの搬送方向に直交する方向の一直線上に、互いに向い合わせにして一対のクラウンローラ１１を備えており、それらのクラウンローラは、それぞれシャフト１２を介して、ウェブを搬送可能に支持されていることを特徴とするウェブ搬送装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブの端部を支持することによりウェブの端部以外を非接触で搬送可能なウェブ搬送装置であって、
ウェブの搬送方向に直交する方向において、ウェブの端部を支持する位置に、互いに向い合わせにした一対のクラウンローラを備えており、
前記一対のクラウンローラは、それぞれ異なるシャフトを介してウェブを搬送可能に支持されていることを特徴とするウェブ搬送装置。
【請求項２】
前記一対のクラウンローラは、各々のクラウンローラを支持する角度を独立して調整可能なアクチュエータによって支持されていることを特徴とする請求項１に記載のウェブ搬送装置。
【請求項３】
前記シャフトの振動を検出可能な振動検出器が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のウェブ搬送装置。
【請求項４】
前記振動検出器が検出したシャフトの振動のデータを使用して、ウェブに折れや皺が発生しているか否かを判定可能な折れの発生の検知手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載のウェブ搬送装置。
【請求項５】
前記折れの発生の検知手段によって折れや皺が検知された場合に、前記アクチュエータがシャフトの傾きを折れや皺が発生しない角度に調整することを可能とするフィードバック制御手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載のウェブ搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙、フィルム、金属箔などの膜状の製品やシート状の基材などのウェブを搬送するウェブ搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィルム、金属箔、紙などのシート状の搬送では、巻出と巻取によるロールトゥロールと呼ばれるウェブ搬送方式が用いられている。近年は、フレキシブル回路や太陽電池、機能性フィルムなどのエレクトロニクス分野などの最先端製品を大量かつ安価に生産するために用いられてもいる。
【０００３】
一般的にロールトゥロールのウェブ搬送において、ローラの組み付け精度やウェブの張力分布などにより蛇行や斜行が発生するため、これらを解消するために搬送ローラの１つもしくは複数のローラを、円柱の側面が太鼓状に膨らんだクラウンローラにし、クラウン効果による自動調心機能を用いる方法や、ウェブの端部にガイドを設け、斜行したとしてもガイドに接触し物理的にウェブがローラから外れないようにする方法や、ＥＰＣと呼ばれるウェブの端部を検出し、ウェブの位置を一定制御する耳端位置制御装置を用いることもある。
【０００４】
また、機能性フィルムやシート状の電子デバイスなど表面もしくは両面に形成されたパターンや機能性膜が傷つきやすいものなどの搬送には、ローラ表面が接触しないようにウェブの両端部のみ支持、接触する分割ローラを用いた非接触搬送を行うことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−４１３００号公報
【特許文献２】特開２００９−２４９０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガイドを設ける方法では、一度斜行しガイドに触れるまでフィルムが移動してしまい、ガイドに接触する。ガイドに接触するまで斜行するとＥＰＣなどの機構が無い場合、ガイドに接触したままになり、端部の破損や削れ、それによる異物の発生、さらに薄いウェブでは、ガイドの反力と斜行の力に耐えきれずウェブに皺や折れが発生する問題がある。
【０００７】
クラウンローラでは、ローラ中央部をローラ両端部よりも高くすることで、ローラ中央部とローラ両端部との直径差により、ローラ表面で発生する速度差を用いてクラウンローラの中央へフィルムを寄らせることで安定した搬送を行うが、クラウンローラの中央部がウェブに接触することが前提であるため機能性フィルムなど膜面への接触により性能に影響が出てしまうような繊細な膜の搬送には適していない。また、特公平７−４１３００に記載のようなクラウンローラを中央部で分割したローラにしてしまうと、フィルムが中央へ寄る力が働き、中央の屈曲部分で皺や折れが発生したり、幅の広いフィルムの非接触搬送は行うことが不可能である。
【０００８】
本発明は、これら従来の問題点を解決し、ウェブ搬送におけるウェブの蛇行、斜行防止を行うことにより折れや皺の発生を防止して、非接触搬送を実現するウェブ搬送装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、ウェブの端部を支持することによりウェブの端部以外を非接触で搬送可能なウェブ搬送装置であって、
ウェブの搬送方向に直交する方向において、ウェブの端部を支持する位置に、互いに向い合わせにした一対のクラウンローラを備えており、
前記一対のクラウンローラは、それぞれ異なるシャフトを介してウェブを搬送可能に支持されていることを特徴とするウェブ搬送装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記一対のクラウンローラは、各々のクラウンローラを支持する角度を独立して調整可能なアクチュエータによって支持されていることを特徴とする請求項１に記載のウェブ搬送装置である。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記シャフトの振動を検出可能な振動検出器が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のウェブ搬送装置である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、前記振動検出器が検出したシャフトの振動のデータを使用して、ウェブに折れや皺が発生しているか否かを判定可能な折れの発生の検知手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載のウェブ搬送装置である。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、前記折れの発生の検知手段によって折れや皺が検知された場合に、前記アクチュエータがシャフトの傾きを折れや皺が発生しない角度に調整することを可能とするフィードバック制御手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載のウェブ搬送装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のウェブ搬送装置によれば、フィルムや金属箔などの薄い膜状製品の他に、電子デバイスなど表面への接触を避けなければならないウェブ搬送において、製品部に触れない非接触搬送を行いながら、蛇行、斜行を抑制するとともに、折れや皺の発生を防止しながら搬送を可能とする効果がある。
【００１５】
さらに搬送中に折れが発生したとしてもウェブを良好な状態にすることが可能なため、不良品の発生を抑える効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のウェブ搬送装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明におけるローラの傾斜状態の例を示す図である。
【図３】本発明における振動検出の構成を説明するイメージ図である。
【図４】検出した振動の一例を示すイメージ図である。
【図５】ウェブの折れ皺をおさえるフィードバックループのブロック図である。
【図６】クラウンローラの調心機能を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明のウェブ搬送装置１の一例を示した構成図の例である。このウェブ搬送装置１は、フィルムや金属箔などの長尺シート状のウェブ１０を搬送するための装置であり、ウェブ１０の流れ方向の両端部に接触するように向い合わせに配置された一対のクラウンローラ１１と、クラウンローラ１１に連接されたシャフト１２と、シャフト１２を支えるベアリング１３と、クラウンローラ１１を傾けるためのアクチュエータ１４、１５と、から構成されている。このような構成により、製品部に触れない非接触搬送を行いながら
、蛇行、斜行を抑制するとともに、折れや皺の発生を防止しながら搬送が可能である。また、折れや皺が発生してしまった場合であっても、アクチュエータ１４、１５がクラウンローラ１１の角度を調整して、折れや皺が無い状態にすることが可能である。
【００１９】
また、本発明のウェブ搬送装置１は、クラウンローラ１１を傾けるためのアクチュエータ１４、１５を備えていない構成であっても、製品部に触れない非接触搬送を行いながら、蛇行、斜行を抑制するとともに、折れや皺の発生を防止しながら搬送が可能である。
【００２０】
クラウンローラ１１は中央部が両端よりも膨らんだ形状をしており、材質は金属、プラスチック、ゴムなどウェブの材質により使用する材質を変更できる。クラウンローラ１１の内側には図示していないベアリングが取り付けられており、そのベアリングを介してシャフト１２に設置することによりメカロスを減少させる構造となっている。
【００２１】
シャフト１２は、１つのシャフトを中央部で分断したような形状となっており、ウェブの幅より短い。それらの短いシャフト１２に、それぞれクラウンローラ１１が１つずつ取り付けられている。また、クラウンローラ１１と逆側にはベアリング１３が設けられており、シャフト１２を支えている。このような一対のクラウンローラ１１が、ウェブの搬送方向に直交する方向に、互いに向い合わせにして、ウェブの両端部をそれぞれ支持可能な位置に配置されている。
【００２２】
一対のクラウンローラ１１のそれぞれのシャフト１２を支持している各ベアリング１３は、クラウンローラ１２を傾けられるように、それぞれアクチュエータ１４、１５に接続され、支持されており、アクチュエータ１４、１５を動作させることによってその傾きを変更できる構造となっている。
【００２３】
アクチュエータ１４、１５は、サーボモータ、ステッピングモータなどの高精度に位置決めを行えるものを使用し、クラウンローラ１２の傾きを細かく制御可能となっている。アクチュエータ１４、１５は図２（ａ）のように水平に設定可能だが、図２（ｂ）のようにθ１＝θ２＞０°とし外側に向けたり、図２（ｃ）のようにθ３＝θ４＜０°とし内側へ向けたり、図２（ｄ）のようにθ５＞θ６もしくはθ５＜θ６というように角度を別々に設定することも可能である。
【００２４】
図２（ａ）の状態では、ウェブはクラウンローラ１１のクラウン効果により外側へ引っ張られる力が発生し、ウェブ１０中央部では力が均衡し、折れや皺を防ぐとともに蛇行や斜行を抑制する。この状態で折れや皺が発生する場合には、図２（ｂ）や（ｃ）のように接触する角度を変更することによりウェブにかかる力を変更し、折れや皺が発生しない状態に設定することができる。また、図２（ｄ）のようにすることで意図的にウェブを左右のいずれかに移動させることも可能である。
【００２５】
図３に示された振動検出器３０は、シャフト１２を支えているベアリング１３に接して設置され、クラウンローラ１１の振動を検出している。もしウェブに折れや皺が発生した場合、波形が図４のように正常時より大きくなって乱れるため、折れや皺を検出可能である。
【００２６】
折れや皺の発生を判断する方法として、図４に示すように、正常な搬送状態では超えないところに閾値を設定し検出する方法がある。この場合、ノイズなどによる外乱を排除するため、振動検出器３０から出力される信号を、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通して高周波のノイズ成分を除去し、コントローラが誤判断しないように振動を検出できるようにして、閾値４０を超えているかをコントローラが判断してアクチュエータを動作させることができる（図３参照）。
【００２７】
さらに誤判断をなくすため、コントローラではある検出時間の間に何回閾値を超えたかをカウントし、一定数超えている場合に折れている、または皺がよっている、と判断するようにしている。この場合、搬送速度により折れなどの振動発生周期が変わるため、遅い場合は検出時間を長く、早い場合には短くするといった制御をコントローラに持たせることができる。
【００２８】
別の判断方法として、一定時間を一周期として、その間に検出された振動の平均値を、次の一周期の振動の平均値と比較して、変化量が基準値を超えた場合に折れや皺が発生したと検知する。折れや皺が検知されなかった場合には、その一周期の振動の平均値と次の振動の平均値を順次、比較していくといった方法を実施することもできる。
【００２９】
図５のように、ウェブが正常に搬送される時の振動値をＳＶとし、コントローラに与えることでアクチュエータを動作させるＭＶを出力しクラウンローラを制御する。その結果を振動として振動検出器が検出しコントローラへＰＶとして出力し、コントローラはＳＶとＰＶが近づくように、またＭＶを出力するといったフィードバックループを行うフィードバック制御手法を用いることでウェブの良好な搬送を実現できる。
【００３０】
図６に示すように、クラウンローラ１１の周速が最も早い箇所５０がクラウンローラ１１に傾きをつけない状態である図６（ａ）に比べ、外側に傾けた状態である図６（ｂ）では、ウェブが外側へ引っ張られる力が強くなり、内側に傾けた状態である図６（ｃ）では、ウェブが外側へ引っ張られる力が弱くなるため、ウェブの厚みや折れ具合により角度を決めることが可能となる。
【００３１】
ここで、クラウンローラ１１を傾けることについて説明する。図６（ａ）は、一対のクラウンローラの最も太い部位からクラウンローラ１１の内側と外側の端部に向うそれぞれの斜曲面がウェブの平面となす角度が等しい状態である。更に詳しくは、クラウンローラ１１の回転軸の中心を通りウェブの進行方向に直交する平面と、クラウンローラ１１の斜曲面との交線が、ウェブの平面とがなす角が等しい状態である。ここでは、その交線をクラウンローラ１１の斜面と呼ぶことにする。
【００３２】
この状態を基準として、クラウンローラ１１を外側に傾けるとは、一対のクラウンローラ１１の内側の斜面が、ウェブと水平になる方向に傾けることを指す。一方、クラウンローラ１１を内側に傾けるとは、一対のクラウンローラ１１の外側の斜面が、ウェブと水平になる方向に傾けることを指す。
【００３３】
以上の形態により、本発明のウェブ搬送装置は、ウェブ搬送での蛇行、斜行の抑制を行いながら折れや皺の発生を防止して、良好にウェブの端部以外を非接触に搬送可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ウェブ搬送装置
１０  ウェブ
１１  クラウンローラ
１２  シャフト
１３  ベアリング
１４、１５  アクチュエータ
θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６  シャフト角
３０  振動検出器
４０  閾値
５０  周速が最も早い箇所
【図１】
2017019617.tif 000003
【図２】
2017019617.tif 000004
【図３】
2017019617.tif 000005
【図４】
2017019617.tif 000006
【図５】
2017019617.tif 000007
【図６】
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