(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状シートの走行経路に設けた、荷重測定器を備える張力検出ローラと、該張力検出ローラに隣り合う、帯状シートの案内ローラと、前記張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度を変えるための、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの位置変更機構と、前記荷重測定器から荷重の計測信号を時々刻々受けると共に、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力され、その案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置と前記荷重測定器による荷重の計測値とに基づき、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力を時々刻々演算し、その演算張力に応じた計測信号を出力する計測値補正回路とを備え、前記荷重測定器は、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力により張力検出ローラに加わる荷重を計測してその計測信号を出力し、前記計測値補正回路は、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置から、前記荷重測定器で計測される荷重に対する前記帯状シートの張力の比の値を演算し、その比の値の逆数と、前記荷重測定器で計測した荷重との積を演算することにより、前記帯状シートの張力を演算することを特徴とする走行シート張力計測装置。
【請求項２】
前記計測値補正回路は、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を設定するための設定部を持ち、該設定部から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力されることを特徴とする請求項１に記載の走行シート張力計測装置。
【請求項３】
前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの現在位置を検出する位置検出装置を備え、前記計測値補正回路は、前記位置検出装置から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を入力されることを特徴とする請求項１に記載の走行シート張力計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の走行シート張力計測装置において、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラを、設定した目標位置に付けるための位置制御装置を備え、該位置制御装置は、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの目標位置を設定する設定部からの基準入力と前記位置検出装置からの検出信号を比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して前記位置変更機構を操作し、前記計測値補正回路は、前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を前記位置検出装置から入力される代わりに、前記位置制御装置の設定部から設定信号を入力されることを特徴とする走行シート張力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を計測する走行シート張力計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走行シート張力計測装置には、帯状シートの張力によって張力検出ローラに生ずる荷重を荷重測定器で電気信号に変えることにより、帯状シートの張力を計測するものがある。張力検出ローラは、帯状シートの走行経路中の前後する二つの案内ローラ間に設け、二つの案内ローラに対して、その張力検出ローラの外周を所定の角度だけ帯状シートが巻掛けて走行するように配置する。そして張力検出ローラ及び二つの案内ローラを、互いの位置関係が変わらないように共通の機枠の固定位置に各々を保持する。
【０００３】
荷重測定器は、張力検出ローラの両端軸部を保持する軸受と機枠との間に設けてあり、荷重により生ずる起歪体の変位又は歪みを、差動変圧器あるいは歪みゲージ等で電気信号に変える。この荷重測定器では、起歪体の機械的強度、荷重と検出信号との直線性等に関係して、検出可能な最大荷重が決定される。そのため、従来のシート張力検出装置では、荷重測定器を、その検出可能な最大荷重が走行経路における帯状シートの最大張力に適合するように選定する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、最近では、シート巻取装置、スリッター等の処理装置一台で処理する帯状シートの厚みや種類が多様化しており、処理装置の帯状シート走行経路における最大張力は、帯状シートの厚みや材質によって異なる。しかも帯状シートの処理中、その処理を適性に行うための張力が常に一定であるとは限らず、巻取装置のように張力が漸減するように制御する場合もある。そこで、荷重測定器は、処理装置において処理する各種帯状シートのうちで、最も大きい張力を必要とする帯状シートの張力計測に適したものを選定することになる。しかし、このように選定した荷重測定器を備えるシート張力計測装置では、次のような問題を生ずる。
【０００５】
即ち、荷重検出器の検出精度は、普通、荷重の小さい領域では荷重と検出値との直線性が悪くなるため、帯状シートが、低張力で走行させる必要があるものであるとき、張力の計測精度が悪くなり、それによって張力制御が不安定になり、帯状シートの処理に悪影響を及ぼしたり帯状シートの走行不良が生じたりする。
【０００６】
そこで、本発明は、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を、低張力から高張力まで広範囲にわたり、正確かつ容易に計測できるシート張力計測装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、帯状シートの走行経路に設けた、荷重測定器を備える張力検出ローラと、該張力検出ローラに隣り合う、帯状シートの案内ローラと、前記張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度を変えるための、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの位置変更機構と、前記荷重測定器から荷重の計測信号を時々刻々受けると共に、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力され、その案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置と前記荷重測定器による荷重の計測値とに基づき、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力を時々刻々演算し、その演算張力に応じた計測信号を出力する計測値補正回路とを備え、前記荷重測定器は、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力により張力検出ローラに加わる荷重を計測してその計測信号を出力し、前記計測値補正回路は、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置から、前記荷重測定器で計測される荷重に対する前記帯状シートの張力の比の値を演算し、その比の値の逆数と、前記荷重測定器で計測した荷重との積を演算することにより、前記帯状シートの張力を演算することを特徴とする。前記計測値補正回路は、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を設定するための設定部を持ち、該設定部から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力されるものでもよい。また、前記位置変更機構により案内ローラ又は張力検出ローラの位置を変えたとき、その位置を作業者が設定しなくて済むようにするには、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの現在位置を検出する位置検出装置を備え、前記計測値補正回路は、前記位置検出装置から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を入力されるものがよい。更に、案内ローラ又は張力検出ローラの移動作業の省力化と精度向上のために、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラを、設定した目標位置に付けるための位置制御装置を備え、該位置制御装置は、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの目標位置を設定する設定部からの基準入力と前記位置検出装置からの検出信号を比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して前記位置変更機構を操作するものとし、前記計測値補正回路は、前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を前記位置検出装置から入力される代わりに、前記位置制御装置の設定部から設定信号を入力されるものがよい。
【０００８】
本発明では、位置変更機構によって案内ローラ又は張力検出ローラの位置を変えることにより、張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度が変わり、それによって、張力検出ローラに加わる荷重が変化するので、荷重測定器で計測される荷重と、帯状シート張力との比の値を変えることができる。それゆえ、帯状シートの厚みや材質等に応じて張力が多様に変わっても、その帯状シートから張力検出ローラに加わる荷重の大きさを、荷重測定器において精度良く計測できる領域のものに容易に変えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、走行シート張力計測装置は、帯状シートＳの走行経路に設けた、荷重測定器１を備える張力検出ローラ２と、張力検出ローラ２に隣り合う、帯状シートＳの案内ローラ３と、張力検出ローラ２への帯状シートＳの巻掛け角度を変えるための、案内ローラ３の位置変更機構４と、荷重測定器１で計測した計測信号を帯状シートＳの実際の張力に対応するように、案内ローラ３の位置に応じて補正する計測値補正回路５とを備えている。帯状シートＳは、固定位置に設けた案内ローラ６、張力検出ローラ２を経て案内ローラ３に至り、案内ローラ３から更に下流へ走行する。
【００１０】
荷重測定器１は、図示しない起歪体及び差動変圧器を備える公知のものであり、張力検出ローラ２の両端の軸部２ａを保持する軸受７を持ち、帯状シートの張力によって張力検出ローラ２に下向きに加わる荷重を電気信号に変え、それを計測信号として出力することができる。
【００１１】
位置変更機構４は、案内ローラ３の軸受部８を案内するレール９と、軸受部８に螺合したネジ棒１０とからなり、ネジ棒１０を適宜正回転又は逆回転させることにより、軸受部８をレール９に沿って所要位置に移動させ、その位置に案内ローラ３を固く保持することができる。また省力化するために、ネジ棒１０を回転駆動するモータ１１を有している。このモータ１１は、その制御器１２に備えた操作部１３を操作することにより、必要なときに正転、逆転駆動することができる。また位置変更機構４は、案内ローラ３の位置を検出するための位置検出装置１４を備えている。この位置検出装置１４は、ネジ棒１０が一定の微小角度を回転する度にパルス信号を発生させ、そのパルス信号を計数することにより位置を検出する公知のものであり、位置検出装置１４による検出信号は表示装置１５に入力され、表示装置１５により案内ローラ３の現在位置ｈが表示される。
【００１２】
計測値補正回路５は、デジタル式又はアナログ式のコンピュータで構成され、案内ローラ３の現在位置ｈを設定するための設定部１６を持つ。そして荷重測定器１から荷重の計測信号を時々刻々受け、設定部１６から入力された案内ローラ３の現在位置ｈと、荷重測定器１による荷重の計測値Ｆとに基づき帯状シートＳの張力Ｔを時々刻々演算し、その演算張力Ｔに応じた計測信号を出力する。そして出力された計測信号は、フィードバック信号又は表示用信号として帯状シートＳの張力を制御すための図示しない張力制御装置又は張力表示器に入力される。
【００１３】
図２に示すように、荷重測定器１は張力検出ローラ２の両端部に設け、所定間隔で固設した左右の機枠１７上にブラケット１７ａを介して取り付けてある。レール９は左右の機枠１７の内側面にそれぞれ対向させて固着し、ネジ棒１０は、左右の軸受部８毎に設け、それぞれを、伝動軸１８で連結した二つのマイタギア１９に個々に接合し、軸受部８はレール９にスライド可能に装着し、モータ１１は一方のマイタギア１９に接合してあるので、モータ１１を作動させると左右のネジ棒１０が同期回転し、案内ローラ３は平行移動する。
【００１４】
図３は帯状シートＳの張力と荷重測定器が検出する荷重との関係を示すベクトル線図である。図１の案内ローラ３が実線で示す位置にある場合、張力検出ローラ２には、実線で示すように帯状シートの張力Ｔｃにより、その合力として荷重Ｂ１が加わり、図１の荷重測定器１は、荷重Ｂ１の荷重検出方向の成分Ｆ１を検出し、図１の位置検出器１４は位置ｈ１を検出する。また図１の案内ローラ３が鎖線で示す位置にある場合、張力検出ローラ２には、鎖線で示すように張力Ｔｃにより、その合力として荷重Ｂ２が加わり、図１の荷重測定器１は、荷重Ｂ２の荷重検出方向の成分Ｆ２を検出し、図１の位置検出器１４は位置ｈ２を検出する。
【００１５】
図１において、帯状シートＳの張力を一定値Ｔｃに保持したとき、案内ローラ３の位置ｈと荷重測定器１により計測された荷重Ｆとの間には、図４の線図に示すような一定の関数関係が成り立つ。図４の横軸は案内ローラ３の位置ｈ、縦軸は荷重測定器１で計測される荷重Ｆに対応している。また、案内ローラ３の位置ｈ、計測された荷重Ｆ、及び帯状シートＳの張力Ｔとの間には、計測された荷重Ｆを独立変数とし、案内ローラ３の位置ｈを助変数とし、帯状シートＳの張力Ｔを従属変数とする、図５の線図に示すような一定の関数関係が成り立つ。図５の横軸は荷重測定器１で計測される荷重Ｆ、横軸は張力に対応している。そして帯状シートＳの張力を一定に保持したとき、案内ローラ３の位置ｈが決まれば、その案内ローラ３の位置ｈに基づき、帯状シートＳの張力検出ローラ２への巻掛け角度を計算することができ、その巻掛け角に基づき、荷重測定器１で検出される荷重Ｆ対張力Ｔの比の値（Ｆ／Ｔ）を計算することができる。更に、その比の値の逆数（Ｔ／Ｆ）を、荷重測定器１で計測した荷重Ｆに掛け算することにより、その荷重Ｆに対応する張力Ｔを計算することができる。そこで、計測値補正回路５には、案内ローラ３の位置ｈから、荷重測定器１で検出される荷重Ｆに対する張力Ｔの比の値（Ｆ／Ｔ）を演算する式、及びその比の値の逆数（Ｔ／Ｆ）と、検出した荷重Ｆとの積を演算する式を与えておく。なお演算式は幾何学的に求めてもよいし、帯状シートの張力と荷重測定装置による計測荷重、案内ローラの位置の実測値から近似的に求めてもよい。
【００１６】
図５において、線Lmは、処理装置において帯状シートＳに最大張力が付与され、かつ荷重測定器１が最大荷重を検出する場合の荷重Ｆ対張力Ｔの関係を表し、そのときの帯状シートＳの巻掛け角度は最小になり、案内ローラ３が上限に位置する。また線L1は、図１において案内ローラ３が実線で示す位置ｈ１にあるときの荷重Ｆ対張力Ｔの関係を表し、線L2は案内ローラ３が鎖線で示す位置ｈ２にあるときの荷重Ｆ対張力Ｔの関係を表す。案内ローラ３が上限に位置する場合、荷重の検出誤差ΔＦが生じると、張力の誤差はΔTmとなる。これに対して、案内ローラ３を位置ｈ１につけた場合、荷重Ｆの変化に応じ張力Ｔは線L1に沿って変化し、荷重の計測誤差ΔＦが生じたとき張力の誤差はΔＴ１となり、また案内ローラ３を位置ｈ２につけた場合、荷重Ｆの変化に応じ張力Ｔは線L2に沿って変化し、荷重の計測誤差ΔＦが生じたとき、張力の誤差はΔT2となる。つまり、巻掛け角度が大きくなるにつれ計測可能な張力は小さくなるが、荷重測定器１での計測誤差による計測張力への影響が小さくなるため、張力を、その大小に係わらず正確に計測することができる。
【００１７】
また図５において、横軸上のＦａからＦｂまでが荷重測定器の、荷重対出力信号の直線性が良い領域である。案内ローラ３が上限に位置する場合には、張力がＴａより小さい領域では張力の計測誤差は大きくなるが、張力を正確に計測できる領域はＴａからＴｂにわたるので広い。ところが、処理装置において帯状シートＳに付与される張力がＴａより小さい場合は、計測した張力の誤差率が大きくなる。これに対して、図１の案内ローラ３を位置ｈ２につけると、張力を正確に計測できる領域はT2ａからT2ｂとなり広くなる。そして走行シート張力計測装置は張力がＴａの付近で変化する場合でも正確に張力を計測することができる。
【００１８】
したがって、帯状シートＳの張力が大きい場合は巻掛け角度が小さくなるように、張力が小さい場合は巻掛け角度が大きくなるように、必要な張力の大きさに応じて案内ローラ３の位置を変えるのが望ましい。
【００１９】
図１に示す走行シート張力計測装置で帯状シートＳの張力を計測するには、まず、帯状シートＳが必要とする張力の大きさに応じた案内ローラ３の所要位置を求め、その位置に案内ローラ３をつける。なお、案内ローラ３を多様な位置につけたときの荷重Ｆと張力Ｔとの関係を表す図５のような線図を作成しておけば、その線図より、必要な張力に応じた案内ローラ３の適性位置を容易に求めることができる。また、その線図をコンピュータに記憶させ、必要な張力に応じて案内ローラの適性位置を算出するようにすれば、準備作業を更に自動化することができる。
【００２０】
案内ローラ３を所要位置に付けるには、操作部１３を操作してモータ１１を起動し、このモータ１１によりネジ棒１０を必要な方向へ回転駆動し、案内ローラ３が目標位置に達するとモータ１１を停止させる。
【００２１】
案内ローラ３が所要位置につくと、表示装置１５に表示された位置ｈを設定値とし、その位置ｈを、設定部１６より計測値補正回路５に入力して設定する。それによって、計測値補正回路５は荷重測定器１で計測した荷重に基づき帯状シートＳの張力を刻々演算して帯状シートＳの張力の計測信号を出力する。
【００２２】
図６は本発明の第２の実施態様を示す。この走行シート張力計測装置では、案内ローラ３の位置を変えたとき、その位置を作業者が設定しなくて済むようにするために、位置検出装置１４により案内ローラ３の現在位置ｈを検出し、その検出信号を位置検出装置１４から計測値補正回路５に刻々入力することができるようにしてある。そして計測値補正回路５は、位置検出装置１４で検出した案内ローラ３の位置ｈと、荷重測定器１による荷重計測値Ｆに基づき帯状シートＳの張力を演算する。また、案内ローラ３の移動作業の省力化と精度向上のために、位置変更機構４に位置制御装置２０を備えている。この位置制御装置２０は、案内ローラ３の目標位置を設定する設定部２１からの基準入力と、案内ローラ３の位置を検出する位置検出装置１４からの検出信号とを比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して制御器１２へ出力する。そして位置制御装置２０からの出力信号を受けた制御器１２はモータ１１を作動させ、そのモータ１１はネジ棒１０を回転駆動して、設定した目標位置に案内ローラ３を付ける。
【００２３】
本発明によれば、図６に示すように案内ローラ３の現在位置ｈの検出信号を計測値補正回路５へ位置検出装置１４から入力する代わりに、位置制御装置２０の設定部２１から設定信号を入力するようにしてもよい。また位置変更機構４は、張力検出ローラ２への帯状シートＳの巻掛け角度を変えることができれば、張力検出ローラに隣り合う案内ローラを保持した揺動腕と、揺動腕を駆動して、その揺動腕の傾きを変えることができる駆動装置とから構成されたものであってもよく、あるいは、張力検出ローラに隣り合う案内ローラの位置を変更する代わりに、張力検出ローラの位置を変更するものであってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、帯状シート張力と、それにより張力検出ローラに生ずる荷重との比を、帯状シートの厚みや材質に応じて位置変更機構により容易に変えることができるので、帯状シート張力により張力検出ローラに生ずる荷重を、荷重測定器の計測誤差が少ない領域のものになるように変えることができ、その荷重測定器による計測信号を、計測値補正回路で実際の張力に対応するように補正することができる。それゆえ、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を、低張力から高張力まで広範囲にわたり正確に容易に計測することができる。そして一台の帯状シートの処理装置で多様な厚み、材質の帯状シートを品質良く処理することができるようになり、処理装置の処理能力を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る説明図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る張力検出ローラ及び案内ローラの正面図である。
【図３】帯状シートの張力と荷重測定器が検出する荷重との関係を示すベクトル線図である。
【図４】帯状シートの張力を一定に保持したときに計測される荷重と案内ローラの位置との関係を示す線図である。
【図５】案内ローラの位置を助変数としたときの、計測された荷重と帯状シートの張力との関係を示す線図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係る説明図である。
【符号の説明】
Ｓ  帯状シート
１  荷重測定器
２  張力検出ローラ
３  案内ローラ
４  位置変更機構
５  検出値補正回路
９  レール
１０  ネジ棒
１１  モータ
１２  制御器
１４  位置検出装置
２０  位置制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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