(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原反ロールの巻芯をチャックで保持し、その巻芯を巻戻しモータで回転駆動して帯状シートを巻戻すと共に、その巻戻した帯状シートを送りローラで送り出す原反巻出装置において、電流検出装置により時々刻々検出した、前記巻戻しモータへ供給される電流と、回転角度検出装置により時々刻々検出した、前記原反ロールの回転角度とに基づき、前記原反ロールが一回転する間の電流の最大値と最小値との差を電流変動幅演算手段により刻々演算すると共に、前記検出した電流と前記検出した原反ロールの回転角度とに基づき、前記原反ロールの偏心方向の位相を位相演算手段により刻々演算し、更に送出し速度検出装置により検出した帯状シート送出し速度の検出値、及び回転数検出手段により検出した前記原反ロールの回転数に基づき、又は原反ロールの積算回転数の検出値、帯状シートの厚み及び巻出開始時の巻径の値に基づき、或は、巻出開始から、検出しようとしているロール径になるまでの帯状シートの送出し長さの検出値、帯状シートの厚み、及び帯状シート巻出開始時の巻径の値に基づき、原反ロールの一回転における平均巻径を巻径演算手段により刻々演算し、前記巻径演算手段により刻々演算した前記原反ロールの一回転における平均巻径、及び前記電流変動幅演算手段により演算した電流の最大値と最小値との差に基づき前記原反ロールの偏心量を偏心量演算手段により刻々演算することを特徴とする原反ロールの偏心状態検出装置。
【請求項２】
原反ロールの巻芯を巻戻しモータで回転駆動して帯状シートを巻戻すと共に、その巻戻した帯状シートを送りローラで送り出す原反巻出装置において、前記原反ロールと前記送りローラとの間に帯状シートの走行経路長さが増減する方向へ往復運動可能に設けた補償ローラと、前記補償ローラの移動機構と、請求項１記載の原反ロールの偏心状態検出装置と、前記原反ロールの偏心状態検出装置で算出した偏心量及び偏心方向の位相に基づき前記移動機構を制御する制御装置とを備えることを特徴とする原反巻出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルム、紙等の帯状シートを巻芯のまわりにロール状に巻取って形成した原反ロールから帯状シートを巻出す原反巻出装置において原反ロールの偏心状態を検出する原反ロールの偏心状態検出装置、及びその装置を備えた原反巻出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、巻芯に対して偏心した原反ロールから帯状シートを巻出す原反巻出装置には、原反ロールとその原反ロールから巻戻した帯状シートを送り出す被駆動の送りローラとの間にダンサーローラを設け、そのダンサーローラを、支点のまわりを揺動可能なアームで支持し、このアームに、帯状シートにダンサーローラを押し付けて張力を付与するためのエアシリンダを連結し、アーム及びエアシリンダをフレームで支持し、フレームに駆動機構を連結し、超音波式のセンサで巻径を検出し、この検出した巻径に基づき、制御装置によって原反ロールの偏心量を読み取り、原反の偏心量に伴う帯状シートの巻戻量の変化パターンを予測演算し、その変化パターンに基づき、前記駆動装置をプログラム制御することにより、フレームと共にダンサーローラを移動させるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の原反巻出装置では、超音波式のセンサにより直接的に原反ロールの一部分を感知して半径を検出し、それに基づき偏心量を読み取るので、巻戻し中の原反ロールの自重による変形や、しわ（凹凸）等の影響を受けて原反ロール半径を正確に検出することができず、巻戻した帯状シートの張力変動を抑えるには充分とはいえない。
【０００４】
例えば、帯状シートが延伸フィルムの場合、その帯状シートは、通常、製膜機で一定の幅で所要の厚みに製膜されて送り出された後、低張力で巻取られ、原反ロールとなる。そして、この原反ロールは一定期間エージングされ、その間に自重により偏心する。しかし、延伸フィルムは、厳密には両縁部の厚みが他の部分より厚くなる傾向があり、それを巻取って形成された原反ロールは、両端部が硬く、その中央部分の巻層間には多くの空気を含み、その部分が柔らかいものになるため、原反ロールは中央部分が両縁部より大きく偏心する。そして図７に例示するように原反ロール１は中央部が下向きにたわんだ状態になり、中央部の外周にしわ（シート幅方向における凹凸）を不規則に生じ易い。このような原反ロールでは、それが回転したとき、柔らかい中間部分は自重により絶えず下向きにたわみ、原反ロールは回転中に複雑に変形する。図７に実線で示すように変形した原反ロール１が巻芯Ｃを中心に半回転しても、２点鎖線で示すようにはならず、例えば１点鎖線で示すように変形する。したがって、巻径を時々刻々検出するために直接原反ロールを検知する超音波式のセンサを用いる場合には、巻戻し中の原反ロールのたわみや、しわの影響を受け、原反ロールの偏心状態の検出が不正確になる。
【０００５】
そこで本発明は、原反ロールの巻芯をモータで回転駆動して帯状シートを巻戻すと共に、その巻戻した帯状シートを送りローラで送り出す原反巻出装置において、巻芯に対して偏心した原反ロールが巻戻し中にたわんだり、その外周面にしわが生じていたりするものであっても、原反ロールの偏心状態を的確に検出できるようにすることを課題としている。また本発明は、巻戻した帯状シートの張力変動を充分小さくして送り出すことを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原反ロールの巻芯をチャックで保持し、その巻芯を巻戻しモータで回転駆動して帯状シートを巻戻すと共に、その巻戻した帯状シートを送りローラで送り出す原反巻出装置において、電流検出装置により時々刻々検出した、前記巻戻しモータへ供給される電流と、回転角度検出装置により時々刻々検出した、前記原反ロールの回転角度とに基づき、前記原反ロールが一回転する間の電流の最大値と最小値との差を電流変動幅演算手段により刻々演算すると共に、前記検出した電流と前記検出した原反ロールの回転角度とに基づき、前記原反ロールの偏心方向の位相を位相演算手段により刻々演算し、更に送出し速度検出装置により検出した帯状シート送出し速度の検出値、及び回転数検出手段により検出した前記原反ロールの回転数に基づき、又は原反ロールの積算回転数の検出値、帯状シートの厚み及び巻出開始時の巻径の値に基づき、或は、巻出開始から、検出しようとしているロール径になるまでの帯状シートの送出し長さの検出値、帯状シートの厚み、及び帯状シート巻出開始時の巻径の値に基づき、原反ロールの一回転における平均巻径を巻径演算手段により刻々演算し、前記巻径演算手段により刻々演算した前記原反ロールの一回転における平均巻径、及び前記電流変動幅演算手段により演算した電流の最大値と最小値との差に基づき前記原反ロールの偏心量を偏心量演算手段により刻々演算することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００８】
図１において原反巻出装置は、巻芯Ｃの両端を図示しないチャックで保持し、その巻芯Ｃを巻戻しモータＭ１で駆動することにより原反ロール１を回転させて帯状シートＳを巻戻しながら、その帯状シートＳを、モータＭ２で回転駆動される送りローラ２により送り出す。原反ロール１は、巻芯Ｃつまり回転中心Ｏａに対して偏心しており、原反ロール１から巻き戻された帯状シートＳは、案内ローラ３、補償ローラ４、ダンサーローラ５、案内ローラ６を順番に経て送りローラ２に至る。
【０００９】
モータＭ２は速度制御装置Ｃ２により、設定した速度に基づき制御され、巻戻しモータＭ１は公知の速度制御装置Ｃ１により、原反ロール１が一回転する間の帯状シートＳの平均巻戻し速度と、送りローラ２による帯状シート送り出し速度とが同じになるように速度制御される。この実施例では巻戻し速度制御装置Ｃ１において回転速度の指令値が、ダンサーローラ５の変位検出装置５ａによる検出信号に基づき、ダンサーローラ５の変位が一定の範囲内に維持されるように修正される。
【００１０】
補償ローラ４は、支点Ｏ１を中心に揺動可能な揺動腕７の一端に装着してあり、帯状シートＳの走行経路長さを増減させる方向に往復運動することができる。
【００１１】
原反巻出装置には、原反ロール１の偏心状態を検出するための原反ロールの偏心状態検出装置８と、揺動腕７を揺動駆動することにより補償ローラ４を往復運動させる移動機構９と、原反ロールの偏心状態検出装置８からの出力信号に基づき、原反ロール１が一回転する間の帯状シート巻戻し速度の差を吸収するよう移動機構９を制御する制御装置１０とが備えてある。
【００１２】
偏心状態検出装置８及び制御装置１０はハードウェアとして小型コンピュータを用いている。原反ロールの偏心状態検出装置８は、電流検出装置１１により時々刻々検出した、巻戻しモータＭ１へ供給される電流と、回転角度検出装置１２により時々刻々検出した、原反ロール１の回転角度とに基づき、原反ロール１が一回転する間の電流の最大値と最小値との差を電流変動幅演算手段１３により刻々演算すると共に、電流検出装置１１により検出した電流と、回転角度検出装置１２により検出した原反ロールの回転角とに基づき、原反ロール１の偏心方向の位相を位相演算手段１４により刻々演算し、巻径演算手段１５により刻々演算した原反ロール１の一回転における平均巻径、及び電流変動幅演算手段１３により演算した電流の最大値と最小値との差とに基づき原反ロール１の偏心量を偏心量演算手段１６により刻々演算し、演算した偏心量及び偏心角の位相の信号を制御装置１０へ出力する。
【００１３】
回転角度検出装置１２は、この実施例では巻戻しモータＭ１の出力軸の回転角度を検出することにより原反ロール１の回転角度を検出する。図１には回転角度の検出値が０度のときの原反ロール１が示してあり、その回転角度の検出値は、基準線Ｌからの回転角度の検出値である。そして原反ロール１の偏心量は、回転中心Ｏａから原反ロール１の横断面の重心Ｏまでの距離ｅであり、偏心方向の位相は、回転中心Ｏａから原反ロール１の横断面の重心Ｏへ伸びた直線と基準線Ｌとのなす角度αである。
【００１４】
巻径演算手段１５は、送り出し速度検出装置１７により検出した、帯状シートＳの送り出し速度の検出値Ｖ、及び回転数検出手段１８により検出した、原反ロール１の回転数の検出値ｎに基づき平均巻径Ｒを演算式Ｒ＝Ｖ／（２πｎ）により刻々演算する。
【００１５】
図示の原反巻出装置において、原反ロール１を巻戻しモータＭ１により回転させると、その原反ロール１が偏心しているため、それが一回転する間に巻戻しモータＭ１のトルクは変化し、それに応じて電流も変化する。そして巻戻しモータＭ１へ供給される電流Ｉと巻戻しモータＭ１のトルクτとの間には図２に示すような関係がある。図３は、原反ロール１が一回転する間の、巻戻しモータＭ１へ供給される電流Ｉと原反ロール１の回転角度θとの関係を表す線図であり、図３において破線は原反ロールの偏心方向の位相が０度のときの電流、実線は検出された電流を示す。図３の実線のように電流が検出された場合、原反ロールの偏心方向の位相は、原反ロールが一回転する間の時々刻々の電流の検出値Ｉが最大値Ｉmax になるときの原反ロールの回転角度になる。図１の電流変動幅演算手段１３では、図３における回転角度の検出値θが０度から３６０度になる間の電流の検出値Ｉのうちの最大値Ｉmax と最小値Ｉmin を記憶し、両者の差ΔＩを演算する。また位相演算手段１４では、回転角度の検出値θが０度から３６０度になる間の電流の検出値Ｉのうちの最大値Ｉmax と、そのときの回転角の検出値θ１とを対になるように記憶しておき、その電流が最大値Ｉmax のときの回転角度の検出値θ１を偏心方向の位相として検出する。図３に示す線図の場合、偏心方向の位相は巻戻しモータＭ１の回転に対して回転角度θ１だけ遅れている。つまり回転角度αだけ進んでいる。
【００１６】
原反巻出装置に装着する原反ロールの幅が各原反ロール相互間でそれぞれ同じとした場合、偏心状態が異なる多数の原反ロールの一回転における平均巻径がそれぞれ同じ大きさのとき、原反ロールが一回転する間の電流の最大値と最小値との差ΔＩと、原反ロールの偏心量ｅとの間には、図４の線図に示すような関係がある。また原反ロール１が一回転する間の電流の最大値と最小値との差ΔＩをパラメータとした場合、原反ロールの平均巻径Ｒと原反ロール１の偏心量ｅとの間には図５の線図に示すような関係がある。そして図５におけるパラメータ値ΔＩａ、ΔＩｂ、ΔＩｃには、ΔＩａ＜ΔＩｂ＜ΔＩｃの関係がある。そこで図１の偏心量演算手段１６には、原反ロール１が一回転する間の電流の最大値と最小値との差ΔＩと原反ロールの平均巻径Ｒより原反ロールの偏心量ｅを演算するための演算式が、図４及び図５に示す偏心量ｅ、電流の最大値と最小値との差ΔＩ、平均巻径Ｒの関係に基づき与えてある。
【００１７】
図１において、移動機構９は、入力軸１９ａの回転運動を補償ローラ４の往復運動に変える往復運動機構１９と、この往復運動機構１９による補償ローラ４の変位幅を拡大縮小可能な変位幅変更機構２０と、入力軸１９ａを位相調節可能に回転駆動する回転駆動機構２１とからなる。
【００１８】
往復運動機構１９は揺動腕７に係合するカム２２を備え、揺動腕７はカム２２の回転に従動して揺動する。回転駆動機構２１は、カム２２を回転駆動するためのサーボモータＭ３を備え、カム２２及びサーボモータＭ３は可動フレーム２３上に設けてある。
【００１９】
図６は、図１に示す偏心量がｅの原反ロール１から帯状シートＳを巻戻したとき、その原反ロール１が一回転する間に生じる巻戻し速度の差を吸収するために必要な補償ローラ４の変位量ｈ、並びに、そのときの図１に示す巻戻しモータＭ１の電流Ｉと、原反ロールの回転角度θとの関係を表す線図である。原反ロールの回転角度θに対する補償ローラの必要な変位量ｈの線図は、原反ロールの各平均巻径について幾何学的に得ることができ、変位量ｈは偏心量ｅに近似的に比例する。図１のカム２２は、その回転に対する補償ローラ４の変位線図を、図６に示す補償ローラの変位量ｈの線図に基づき全円周にわたって定め、その変位線図に基づき円板状に形成する。また図６において変位量ｈの位相βは、図１に示す回転中心Ｏａから、原反ロール１の外周の帯状シート巻戻し開始点Ｐへ向けた直線と基準線Ｌとのなす角度βであり、平均巻径Ｒに応じて幾何学的に定まる。図６の線図では、補償ローラの変位量ｈの位相βは原反ロール１の偏心方向の位相αに対してα−βだけ遅れている。
【００２０】
変位幅変更機構２０は、可動フレーム２３に螺合したネジ棒２４と、このネジ棒２４を回転駆動するサーボモータＭ４とからなり、カム２２と揺動腕７との係合位置を変えることができる。
【００２１】
制御装置１０は、変位幅変更機構２０の制御手段２５と、回転駆動機構２１の制御手段２６とを備える。制御手段２５は、偏心量演算手段１６からの偏心量の演算値に基づき、補償ローラ４の必要な変位量を演算し、その必要な変位量を生じさせるための、カム２２と揺動腕７との係合位置を演算して、カム２２をその係合位置につけるようサーボモータＭ４を制御する。
【００２２】
制御手段２６は、角度βを、平均巻径の演算値Ｒに応じて修正できるようにしてあり、その修正した角度βと、偏心方向の位相演算手段１４による偏心方向の位相の検出値αに基づき原反ロール１の偏心方向に対するカム２２の偏心方向の位相のずれα−βを演算し、回転角度検出装置１２による原反ロールの回転角度の検出値θに基づき、原反ロールの回転角の変化に追従してカム２２の入力軸１９ａが原反ロールと同じ速度で回転すると共に、カム２２と原反ロール１とに、演算した位相のずれα−βが生じるようにサーボモータＭ３の回転を制御する。なお案内ローラ３が原反ロール１から充分に離れている場合は、角度βは近似的に一定となるので、補償ローラ４の変位量の位相を修正せずにカム２２の回転と原反ロールの変位方向に位相のずれα−βを演算してもよい。
【００２３】
本発明によれば、巻径演算手段は、センサで原反ロールを直接的に検知することなく演算により原反ロールの平均巻径を得るものであれば、上述のものに限らず、巻出開始から、検出しようとしているロール径になるまでの原反ロールの積算回転数の検出値、帯状シートの厚み及び巻出開始時の巻径の値に基づき、或いは、巻出開始から、検出しようとしているロール径になるまでの帯状シートの送りローラによる送り出し長さの検出値、帯状シートの厚み及び巻出開始時の巻径の値に基づき、原反ロールの巻径を演算するもの、前記原反ロールの積算回転数及び前記帯状シートの送り出し長さをそれぞれ検出し、それに基づき厚み演算するものであってもよい。このような巻径演算手段は、例えば特公平６１−２１６１号公報に開示されているので詳しい説明は省略する。また原反ロールの回転数の検出値、帯状シート走行速度の検出値の代わりに、モータＭ１への回転数の指令値、モータＭ２への回転速度の指令値を用いて平均巻径を演算するものでもよい。
【００２４】
また、往復移動機構は、上述のものにかぎらず、例えば、図１に示すサーボモータＭ３に代え、巻き戻しモータＭ１とカム２２との間に公知の位相調節機構、例えばハーモニックドライブを差動歯車機構に組み込み、かつハーモニックドライブのウェーブジェネレータを位相調整用モータで回転駆動することにより入力軸と出力軸の位相を変えることができるように構成したものを設け、この位相調節機構を経て巻戻しモータＭ１によりカム２２を回転駆動するようにしたものでもよい。その場合、回転駆動機構２１の制御手段２５は、偏心方向の位相演算手段１４で検出した偏心方向の位相に基づき前記位相調整機構を制御し、原反ロール１とカム２２との位相を同じにする。また往復移動機構は、必要に応じてカム２２に替え、クランク腕の長さを変えることができる、往復スライダクランク機構であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の原反ロールの偏心状態検出装置では、原反ロールの巻芯を回転駆動するモータへ供給される電流、及び原反ロールの回転角度の時々刻々の各々検出値、原反ロールの平均巻径の演算値に基づき、原反ロールの偏心量及び偏心方向の位相を演算するので、原反ロールが巻戻し中にたわんだり、その外周面にしわが生じていたりするものであっても、それに影響されることなく原反ロールの偏心状態を的確に検出することができる。
【００２６】
また、本発明の原反巻出装置によれば、原反ロールを帯状シートの張力変動を充分に小さく抑えた状態で送り出すことができ、送り出し速度の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原反ロールの偏心状態検出装置を備える原反巻出装置の説明図である。
【図２】図１に示す巻戻しモータの電流−トルク特性線図である。
【図３】巻戻しモータの電流と原反ロールの回転角度との関係を表す線図である。
【図４】原反ロールが一回転する間の電流の最大値と最小値との差と、原反ロールの偏心量との関係を表す線図である。
【図５】原反ロールが一回転する間の電流の最大値と最小値の差をパラメータとする、原反ロールの平均巻径と原反ロールの偏心量との関係を表す線図である。
【図６】原反ロールの回転角度と補償ローラの所要変位量との関係を表す線図である。
【図７】巻戻し中の原反ロールの変形状態を誇張して示した説明図である。
【符号の説明】
Ｓ  帯状シート
Ｃ  巻芯
Ｍ１  巻戻しモータ
Ｍ２  モータ
Ｍ３  サーボモータ
Ｍ４  サーボモータ
１  原反ロール
２  送りローラ
３  ダンサーローラ
４  補償ローラ
５  揺動腕
９  移動機構
８  原反ロールの偏心状態検出装置
１０  制御装置
１１  電流検出装置
１２  回転角度検出装置
１３  電流変動幅演算手段
１４  偏心方向の位相演算手段
１５  巻径演算手段
１６  偏心量演算手段
１７  送り出し速度検出装置
１８  回転数検出装置
１９  往復運動機構
２０  変位幅変更機構
２１  同期駆動機構
２２  カム
２３  可動フレーム
２４  ネジ棒
【図１】
0003767145.tif 000002
【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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【図７】
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