(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の案内部材に沿って送られてくる被巻取材を巻き取る巻取ドラムと、この巻取ドラムを駆動するサーボモータと、上記案内部材間に上記被巻取材に対して進退自在に配設されて被巻取材に一定の張力を負荷するウエイトロールと、このウエイトロールの後段側に配設されて上記被巻取材の張力を検出するテンション検出手段と、このテンション検出手段からの検出信号に基づいて上記被巻取材の張力を一定にすべく上記サーボモータを制御する制御手段とを備えてなり、かつ上記ウエイトロールは、下方に向けて送られてくる上記被巻取材の一側に回動自在に設けられたローラアームと、このローラアームの先端に回転自在に設けられ、鉛直線に対して傾斜した状態で上記被巻取材に当接するサーボロールと、上記ローラアームの基端部に固定され、上記鉛直線に対して当該ローラアームの傾斜方向と逆の方向に延びるウエイト取付アームと、このウエイト取付アームに設けられた上部ウエイトと、この上部ウエイトまたは上記ウエイト取付アームに回動自在に垂設された下部ウエイトとを備えていることを特徴とする巻取装置。
【請求項２】
上記巻取ドラムは、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、箔やフィルム等の薄肉シートや線材などの長尺物を巻き取る際に用いて好適な巻取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、各種のフィルム材や金属製の箔材等の薄肉シートあるいは細径のワイヤ等の部材は、その製造過程や製造後において、一旦巻取ドラムに巻き取られたうえで、搬送されたりあるいは保管されている。
この種の被巻取材を巻き取る場合には、当該被巻取材が薄肉や細径であって、僅かでも過度の張力が加わると擦り傷やしわが付いたり、ついには切断されたりし易く、しかも均一の張力で巻き取って行かないと、巻取ドラムに整然と巻き取ることが難しいという問題点がある。そこで、従来は、巻取ドラムの駆動源としてトルクモータを用い、ロール等の案内部材間を送られてくる上記被巻取材の張力をテンション検出器で検出しつつ、上記トルクモータを駆動制御する巻取装置が用いられている。
【０００３】
ところで、上記被巻取材は、一般に長尺物であるために、全長を１本の巻取ドラムで巻き取ってしまうことができない。このため、通常１本の巻取ドラムに巻き取った後に、一旦被巻取材の送りを停止してたうえでこれを切断し、切断された先端部を巻き終えた巻取ドラムを取り外して新たに装着された巻取ドラムや、別途隣接して設けられている新たな巻取ドラムに巻回して、再び当該巻取ドラムをトルクモータで駆動することにより、２本目の巻取ドラムに巻き取って行くようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような巻取方法にあっては、巻取ドラムの段取り替えに時間を要するとともに、当該段取り替えの間は、被巻取材の送りを停止する必要があるために、作業能率に劣るとともに、工程上停止させることができない装置に対しては適用することができないという問題点があった。
そこで、予め複数の巻取ドラムを設置するとともに、上記巻取装置の前段に、アキュムレータを設け、１本の巻取ドラムが巻き終えた後に被巻取材を切断して他の巻取ドラムに巻替える間に、連続して送られてくる被巻取材を、上記アキュムレータにおいて一旦蓄えておく方式も提案されている。
【０００５】
ところが、このような連続巻取を行うための巻取装置においては、巻取ドラム間の段取り替えを行う場合には、人手によって被巻取材を切断して新たな巻取ドラムに巻替える際に、一旦巻取ドラムの回転数を上記巻替えが可能な程度の低速回転まで減速し、新たな巻取を開始した直後は、アキュムレータに蓄えられていた余剰の被巻取材も巻き取ってしまうために当該巻取ドラムを高速回転させる必要がある。このため、上記巻取ドラムの駆動源として、被巻取材を巻き取って行く際の速度と、段取り替え時の低速回転と、巻取開始時の高速回転といった、広範囲にわたって可変速が可能なモータ等を使用する必要がある。また、上記速度の変化に伴って、被巻取材の張力も大きな範囲で変動するおそれがあるために、上記駆動源を、応答性良く制御して被巻取材に作用する張力を常にほぼ一定に保持する必要がある。このため、従来のトルクモータでは、巻き取りと並行して円滑に広い範囲にわたって回転数を変化させることが難しく、かつ比較的トルクの変動に鈍感であるために、このような要請に応えることができないという問題点が生じる。
【０００６】
そこで、上記巻取装置における巻取ドラムの駆動源として、応答性に優れて細かな速度制御が容易なＡＣサーボモータを使用することが考えられるが、上記被巻取材の巻取に際しては、巻取速度を大きな範囲で可変にする結果、その張力も大きく変化してしまう。このため、テンション検出器からの検出信号に基づいて上記ＡＣサーボモータの回転制御を行おうとすると、巻取装置全体の機構に対して当該ＡＣサーボモータの応答性が良過ぎて、本来の速度変化に基づく張力の変化のみならず、被巻取材の厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力変化や、案内ロールにおける機械的な回転抵抗の変動等の、瞬間的に発生する細かな外乱による雑信号に対しても、その都度ＡＣサーボモータが敏感に応答して過度の回転変動を招いてしまい、この結果かえって被巻取材にたるみが生じたり、あるいは逆に大きな引張り力が作用したりして円滑な巻取を行うことができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、薄肉のシート材や細径の線材等を円滑に連続して複数の巻取ドラムに巻き取って行くことができ、よって作業性に優れた巻取装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る巻取装置は、複数の案内部材に沿って送られてくる被巻取材を巻き取る巻取ドラムと、この巻取ドラムを駆動するサーボモータと、上記案内部材間に上記被巻取材に対して進退自在に配設されて被巻取材に一定の張力を負荷するウエイトロールと、このウエイトロールの後段側に配設されて上記被巻取材の張力を検出するテンション検出手段と、このテンション検出手段からの検出信号に基づいて上記被巻取材の張力を一定にすべく上記サーボモータを制御する制御手段とを備えてなり、かつ上記ウエイトロールは、下方に向けて送られてくる上記被巻取材の一側に回動自在に設けられたローラアームと、このローラアームの先端に回転自在に設けられ、鉛直線に対して傾斜した状態で上記被巻取材に当接するサーボロールと、上記ローラアームの基端部に固定され、上記鉛直線に対して当該ローラアームの傾斜方向と逆の方向に延びるウエイト取付アームと、このウエイト取付アームに設けられた上部ウエイトと、この上部ウエイトまたは上記ウエイト取付アームに回動自在に垂設された下部ウエイトとを備えていることを特徴とするものである。ここで、請求項２に記載の発明は、上記巻取ドラムが、複数設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１又は２に記載の巻取装置によれば、巻取ドラムの駆動源としてサーボモータを使用しているので、広い範囲にわたって巻取ドラムの回転を高い精度で自由に変化させることができる。しかも、上記案内部材間に、被巻取材に一定の張力を負荷するウエイトロールを上記被巻取材に対して進退自在に配設しているので、このウエイトロールによって、被巻取材の厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力変化や、案内部材における機械的な回転抵抗の変動等の、瞬間的に発生する細かな外乱が消されるために、サーボモータに、上記外乱に基づく雑信号が伝えられることがない。
【００１１】
この結果、サーボモータには、上記ウエイトロールの後段に配設されたテンション検出手段によって検出された、本来の速度変化に基づく張力の変化のみがフィードバックされるために、当該サーボモータにおける応答性の良さとあいまって、最適な張力および回転数の制御が行われ、よって広い範囲に速度を変化させた場合においても、被巻取材にたるみが生じたり、あるいは逆に大きな引張り力が作用したりすることなく、円滑かつ整然とした被巻取材の巻取を行うことができる。このため、被巻取材の送りを停止させることなく、連続的に被巻取材を複数の巻取ドラムに巻き取って行くことができるうえに、さらに上記被巻取材の送り速度を上昇させことも可能になり、よって作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
したがって、請求項１に記載の発明は、特に請求項２に記載の発明のように、複数の巻取ドラムが設けられている場合に顕著な効果を奏するものである。
また、請求項１又は２に記載の巻取装置によれば、鉛直線を跨いで配設された上部ウエイトの自重の水平方向分力と、サーボロールに作用する被巻取材の張力の水平方向分力とが吊り合った状態で被巻取材が案内部材間を送られて行く。そして、上記被巻取材の張力が瞬間的に大きくなった場合には、このサーボロールが上部ウエイトに抗して、鉛直線側に変位することにより、過剰となった張力が緩和される。また逆に、上記被巻取材の張力が瞬間的に小さくなった場合には、上部ウエイトの自重によってサーボロールが被巻取材側に押圧され、この結果被巻取材の張力が増加して、その変動が吸収される。
【００１３】
この際に、特に上部ウエイトの重量が軽いと、急激に張力が増加または減少した際にその移動時の加速度が大きくなり、この結果上部ウエイトの応答が過多になって逆に被巻取材の張力が減少または増加し過ぎる虞がある。
この点、上記ウエイトロールにあっては、上部ウエイトまたはウエイト取付アームに、下部ウエイトが回動自在に垂設されているので、その慣性によって生じる反力により、上部ウエイトの加速度を減少させて過度の応答を抑制することができ、よって被巻取材の張力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイトおよびサーボロールによって確実に相殺することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る巻取装置を非鉄金属製の薄肉シート材である箔材の巻取装置に適用した一実施形態を示すものである。
図１に示すように、この巻取装置においては、複数の案内ロール（案内部材）１…に沿って送られてくる箔（被巻取材）２を交互に巻き取るために、２本の巻取ドラム３ａ、３ｂが配設されており、これら巻取ドラム３ａ、３ｂには、それぞれ駆動源としてＡＣサーボモータ４が設けられている。また、各巻取ドラム３ａ、３ｂの外方には、巻き取られる箔２の外径を非接触で計測して、図示されない制御手段を介して各外径寸法において箔２の周速が一定になるようにＡＣサーボモータの回転数を制御するための、超音波センサ５が設置されている。
そして、上記案内ロール１、１間に、箔２に一定の張力を負荷するためのウエイトロール６が配設されている。
【００１５】
このウエイトロール６は、図１および図２に示すように、一の案内ロール１の回転軸１ａに基端部が回動自在に枢着されたローラアーム１０と、このローラアーム１０の先端部に回転自在に設けられ、傾斜状態において下方に向けて送られてくる箔２の一側に当接するサーボロール１１と、上記ローラアーム１０の基端部に固定されて当該ローラアーム１０と一体的に回転軸１ａ回りに回動自在に設けられるとともに、鉛直線Ｐに対してローラアーム１１の傾斜方向と逆の方向に延びるウエイト取付アーム１２と、このウエイト取付アーム１２に設けられた上部ウエイト１３と、ウエイト取付アーム１２の下端部に下部アーム１４を介して回動自在に垂設された下部ウエイト１５とから構成されたものである。
【００１６】
ここで、ウエイト取付けアーム１２は、外周部に雄ねじが螺設されており、この雄ねじに複数（図では２つ）の上部ウエイト１３が着脱自在に螺合されている。これにより、ウエイトロール６においては、箔２の厚さ寸法や送り速度等に応じて、適宜個数の上部ウエイト１３が装着でき、かつその回転軸１ａからの距離も、自在に調整できるようになっている。そして、下方に位置する上部ウエイト１３に上記下部アーム１４の上端部が枢着され、この下部アーム１４の下端部に、上記下部ウエイト１５が垂設されている。この下部ウエイト１５も、外周部に雄ねじが螺設された下部ウエイト取付アーム１６に着脱自在に螺合されており、同様にその個数および上部ウエイト１３からの距離が自在に調整できるようになっている。
【００１７】
さらに、このウエイトロール６の後段側の案内ロール１には、箔２の張力を検出するテンション検出器（検出手段）１７が配設され、このテンション検出器１７からの検出信号に基づいて、上記制御手段から箔２の張力を一定にするようにＡＣサーボモータ４を制御するようになっている。
また、以上の構成からなる巻取装置の前段には、１本の巻取ドラムが巻き終えた後に被巻取材を切断して他の巻取ドラムに巻替える間に、ロール１９が図中矢印方向に移動することにより連続して送られてくる箔２を、一定長さ蓄えておくアキュムレータ２０が配設されている。
【００１８】
次に、上記構成からなる巻取装置の作用について説明する。
先ず、上記箔２を一方の巻取ドラム３ｂに巻き取って行く。この際に、箔２が巻き取られるにつれて、巻取ドラム３ｂにおける外径が漸次増加するために、超音波センサ５によって当該外径を連続的に測定し、制御手段により各外径において箔２の周速が一定になるようにＡＣサーボモータ４の回転を制御する。また、これと並行して案内ロール１に設けたテンション検出器１７からの検出信号により、ＡＣサーボモータ４を制御して、箔２の張力を一定に保持する。
【００１９】
また、ウエイトロール６においては、鉛直線Ｐを跨いで配設された上部ウエイト１３の自重の水平方向分力と、サーボロール１１に作用する箔２の張力の水平方向分力とが吊り合った状態で、箔２が案内ローラ１間を下方に向けて送られて行く。そして、上述した外乱によって上記箔２の張力が瞬間的に大きくなった場合には、このサーボロール１１が上部ウエイト１３に抗して、鉛直線Ｐ側に変位することにより、過剰となった張力が緩和される。また逆に、箔２の張力が瞬間的に小さくなった場合には、上部ウエイト１３の自重によってサーボロール１１が箔２側に押圧され、この結果箔２の張力が増加してその変動が吸収される。
【００２０】
そして、上記巻取ドラム３ｂにおける巻取が終了した場合には、先ずＡＣサーボモータ４の回転数を低下させて、箔２を切断し、この切断端部を他方の巻取ドラム３ａに巻回する。この際に、アキュムレータ２０のロール１９が図中上方に移動して、順次送られてくる箔２をロール１９間に一時蓄えて行く。また、箔２の切断によって当該箔２における張力が０になるために、図中矢印で示すように、上部ウエイト１３が鉛直線Ｐまで回動し、この結果サーボロール１１が箔２側に回動して図中点線で示す位置で停止する。
【００２１】
次いで、巻取ドラム３ａへの巻取を開始する。この際に、ＡＣサーボモータ４を、本来送られてくる箔２の速度よりも高速で回転させることにより、アキュムレータ２０のロール１９間に蓄えられていた箔２も巻き取って行き、上記ロール１９が正規位置まで降下して余剰箔２が解消した後に、上記箔２を巻き取るための通常の速度まで減速させる。また、これと並行して、巻き取られた巻取ドラム３ｂを取り外して、当該位置に新たな巻取ドラムを準備する。
このようにして、上記工程を順次繰り返すことにより、連続して送られてくる箔２を停止させることなく、交互に巻取ドラム３ａ、３ｂに巻き取って行く。
【００２２】
以上のように、上記巻取装置によれば、巻取ドラム３ａ、３ｂの駆動源としてＡＣサーボモータ４を使用しているので、広い範囲にわたって巻取ドラム３ａ、３ｂの回転を高い精度で自由に変化させることができる。しかも、案内ロール１間に、箔２に一定の張力を負荷するウエイトロール６を箔２に対して進退自在に配設しているので、このウエイトロール６によって、箔２の厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力変化や、案内ロール１における機械的な回転抵抗の変動等の、瞬間的に発生する細かな外乱を消すことができるために、ＡＣサーボモータ４に、上記外乱に基づく雑信号が伝えられることを確実に防止することができる。
【００２３】
この結果、ＡＣサーボモータ４には、ウエイトロール６の後段に配設されたテンション検出器１７によって検出された、本来の速度変化に基づく張力の変化のみがフィードバックされるために、ＡＣサーボモータ４における応答性の良さとあいまって、最適な張力および回転数の制御が行われ、よって広い範囲に速度を変化させた場合においても、箔２にたるみが生じたり、あるいは逆に大きな引張り力が作用したりすることなく、円滑にかつ整然とした巻取を行うことができる。
このため、箔２の送りを停止させることなく、連続的にこれを複数の巻取ドラム３ａ、３ｂに巻き取って行くことができるうえに、さらに上記箔２の送り速度を上昇させことも可能になり、よって巻取作業の能率を大幅に向上させることができる。
【００２４】
さらに、ウエイトロール６において、上部ウエイト１３の下端部に、下部アーム１４を介して下部ウエイト１５が回動自在に垂設されているので、箔２の張力が瞬間的に増減した際に、下部ウエイト１５の慣性によって生じる反力により上部ウエイト１３の加速度を減少させて過度の応答を抑制することができるため、箔２の張力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイト１３、１５およびサーボロール１１によって確実に相殺することができる。
また、ウエイト取付けアーム１２および下部ウエイト取付アーム１６の外周部に雄ねじを形成し、この雄ねじに複数の上部ウエイト１３や下部ウエイト１５を着脱自在に螺合しているので、箔２の厚さ寸法や送り速度等に応じて、外乱を防止するために最適な上部ウエイト１３および下部ウエイト１５の個数、ならびにその軸線方向の位置を自在に調整することができる。
【００２５】
なお、上述して実施の形態においては、本発明に係る巻取装置を、箔２の巻取装置に適用した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、その他の各種のフィルム材等の薄肉シートや電線等の細径ワイヤ等の巻取装置に適用しても、同様の作用効果を得ることができる。
また、案内部材についても、上記案内ロール１に限るものではなく、さらに上記実施の形態においては、ウエイトロール６のウエイト取付アーム１２等を上記案内ロール１に回転軸１ａに同軸的に回動自在に設けたが、これに限定されるものではなく、案内ロール１間に別途ウエイト取付アーム１２を回転自在に支承する軸部材を配設してもよい。
さらに、上記実施の形態においては、巻取ドラム３ａ、３ｂの駆動源として、ＡＣサーボモータ４を用いた場合についてのみ説明したが、ＤＣサーボモータ等の応答性に優れる他のサーボモータを用いた場合にも同様に適用することが可能である。
【００２６】
以上説明したように、請求項１又は２に記載の巻取装置によれば、サーボモータを使用しているので、広い範囲にわたって巻取ドラムの回転を高い精度で自由に変化させることができるとともに、ウエイトロールによって、被巻取材に瞬間的に発生する外乱を消すことができ、よってサーボモータに上記外乱に基づく雑信号が伝えられることがないために、サーボモータにおける応答性の良さとあいまって、最適な回転数制御を行うことができる。この結果、被巻取材の送りを停止させることなく、連続的に被巻取材を複数の巻取ドラムに円滑にかつ整然と巻き取って行くことができるうえに、上記被巻取材の送り速度を上昇させことも可能になって、作業能率を大幅に向上させることができる。
【００２７】
特に、上部ウエイトが取付けられているウエイト取付アームの下端部に、下部ウエイトが回動自在に垂設されているので、その慣性によって上部ウエイトの加速度を減少させて過度の回動を抑制することができ、よって被巻取材の張力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイトおよびサーボロールによって確実に相殺することができるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の巻取装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のウエイトロールを示す正面図である。
【符号の説明】
１  案内ロール（案内部材）
２  箔（被巻取材）
３ａ、３ｂ  巻取ドラム
４  ＡＣサーボモータ
６  ウエイトロール
１０  ローラアーム
１１  サーボロール
１２  ウエイト取付アーム
１３  上部ウエイト
１４  下部アーム
１５  下部ウエイト
１７  テンション検出器（テンション検出手段）
Ｐ  鉛直線
【図１】
0003785757.tif 000002
【図２】
0003785757.tif 000003