(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ダンサローラ支持部は、前記第1方向に移動可能で、かつ、前記回転軸および前記第1方向の両方に直交する第2方向のまわりで揺動可能に支持されることを特徴とする請求項1に記載のダンサシステム。
前記アクチュエータは、前記第2方向まわりの回転自由度を有する連結部を介して前記ダンサローラ支持部と連結されることを特徴とする請求項2に記載のダンサシステム。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【0012】
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係るダンサシステム100の構成を示す模式図である。ダンサシステム100は、ウェブ処理システムに組み込まれる。ウェブ処理システムは、ウェブ2を複数の回転体4を介して所定の移動経路に沿って移動させ、移動しているウェブ2に所定の処理を施す。ウェブ2は紙やフィルムなどの帯状またはシート状の基材であり、移動経路に沿って連続的に存在する。ダンサシステム100は、このウェブ2の張力を調整する。
【0013】
ダンサシステム100は、張力検出器10と、制御装置12と、ダンサユニット14と、を備える。張力検出器10は、ウェブ2の張力を検出する。張力検出器としては差動変圧器やロードセルを用いたものが一般的であるが張力検出器は公知であるからここでは詳述しない。制御装置12は、ダンサユニット14を制御する。ダンサユニット14は、ウェブ2の張力が所望の張力となるようウェブ2に張力を付与する。
【0014】
図2〜4は、ダンサユニット14を示す図である。
図2は、ダンサユニット14の斜視図である。
図3は、ダンサユニット14の上面図である。
図4は、
図3のA−A線断面図である。ダンサユニット14は、台フレーム20と、第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dと、ロール可動部25と、ダンサローラ28と、連結部30と、アクチュエータ32と、を含む。
【0015】
第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dはそれぞれ、台フレーム20上の四隅に設けられる。第1シャフト支持部22aには、第1静圧気体軸受23aがX方向(所定の水平方向)に挿通されている。同様に、第2シャフト支持部22b、第3シャフト支持部22c、第4シャフト支持部22dにはそれぞれ、第2静圧気体軸受23b、第3静圧気体軸受23c、第4静圧気体軸受23dがX方向に挿通されている。
【0016】
ロール可動部25は、ダンサローラ28を回転可能に支持するとともに、第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dによってX方向に移動可能に支持される。ロール可動部25は、第1シャフト24a〜第2シャフト24b(以下、これらをまとめて「シャフト24」とも呼ぶ)と、第1ダンサローラ支持部26a〜第2ダンサローラ支持部26bと、接続部材27と、を含む。
【0017】
第1シャフト24aは、中心軸がX方向と実質的に平行となるよう配置され、その一端は第1シャフト支持部22aの第1静圧気体軸受23aを挿通し、その他端は第2シャフト支持部22bの第2静圧気体軸受23bを挿通する。第1静圧気体軸受23aと第1シャフト24aとの隙間には圧縮空気が供給され、これにより第1静圧気体軸受23aと第1シャフト24aとの隙間に静圧が生じる。同様に、第2静圧気体軸受23bと第1シャフト24aとの隙間にも圧縮空気が供給され、これにより第2静圧気体軸受23bと第1シャフト24aとの隙間に静圧が生じる。これらの静圧によって第1シャフト24aは第1シャフト支持部22aおよび第2シャフト支持部22bに非接触の状態でY方向(X方向と実質的に直交する他の水平方向)およびZ方向(鉛直方向)に支持される。
【0018】
第2シャフト24bは、中心軸がX方向と実質的に平行となるよう配置され、その一端は第3シャフト支持部22cの第3静圧気体軸受23cを挿通し、他端は第4シャフト支持部22dの第4静圧気体軸受23dを挿通する。第3静圧気体軸受23cと第2シャフト24bとの隙間には圧縮空気が供給され、これにより第3静圧気体軸受23cと第2シャフト24bとの隙間に静圧が生じる。同様に、第4静圧気体軸受23dと第2シャフト24bとの隙間にも圧縮空気が供給され、これにより第4静圧気体軸受23dと第2シャフト24bとの隙間に静圧が生じる。この静圧によって第2シャフト24bは第3シャフト支持部22cおよび第4シャフト支持部22dに非接触の状態でY方向およびZ方向に支持される。
【0019】
第1ダンサローラ支持部26aは、第1ブラケット40aと、第1転がり軸受41aと、を含む。第1シャフト24aは、第1ブラケット40aをX方向に挿通し、第1ブラケット40aに固定される。したがって、第1ブラケット40aすなわち第1ダンサローラ支持部26aは、第1シャフト24aとともに移動する。第2ダンサローラ支持部26bは、第2ブラケット40bと、第2転がり軸受41bと、を含む。第2シャフト24bは、第2ブラケット40bをX方向に挿通し、第2ブラケット40bに固定される。したがって第2ブラケット40bすなわち第2ダンサローラ支持部26bは、第2シャフト24bとともに移動する。
【0020】
第1ブラケット40aには、第1転がり軸受41aがY方向に挿通されている。第2ブラケット40bには、第2転がり軸受41bがY方向に挿通されている。ダンサローラ28の一端は第1転がり軸受41aに挿通され、ダンサローラ28の他端は第2転がり軸受41bに挿通される。したがって、ダンサローラ28は、各転がり軸受けを介して、各ブラケット(ひいては各ダンサローラ支持部)に回転可能に支持される。なお、第1転がり軸受41aや第2転がり軸受41bの代わりに、静圧気体軸受、その他の軸受が用いられてもよい。
【0021】
接続部材27は、細長い板状の部材であり、一端が第1ダンサローラ支持部26aに固定され、他端が第2ダンサローラ支持部26bに固定される。したがって、可動ロッド50(後述)のX方向の移動にともなって接続部材27がX方向に移動すると、第1ダンサローラ支持部26aおよび第2ダンサローラ支持部26bは、シャフト24の延在方向に沿ってX方向に移動する。
【0022】
ダンサローラ28は、円柱状の部材であり、その回転軸RがY方向と実質的に平行となるよう支持される。ダンサローラ28には、ウェブ2が巻き掛けられている。アクチュエータ32によってロール可動部25をX方向に移動させると、それに伴ってダンサローラ28もX方向に移動し、ウェブ2の張力が調整される。本実施の形態では、ダンサローラ28をアクチュエータ32側に移動するとウェブ2に加えられる押圧力は大きくなり、ウェブ2の張力も大きくなる。一方、ダンサローラ28をアクチュエータ32と反対側に移動するとウェブ2に加えられる押圧力は小さくなり、ウェブ2の張力は小さくなる。
【0023】
連結部30は、中央部がくびれたヒンジ形状を有する。連結部30は、くびれ部30aを挟んで一端側が接続部材27に接続され、他端側がアクチュエータ32の可動ロッド50に接続される。つまり、連結部30は、接続部材27と、アクチュエータ32の可動ロッド50とを連結する。
【0024】
アクチュエータ32は、直動式のアクチュエータである。アクチュエータ32は、可動ロッド50をX方向に移動させることにより、連結部30を介してロール可動部25およびダンサローラ28をX方向に移動させる。本実施の形態では、アクチュエータ32は、圧縮空気によって可動ロッド50がシリンダ52に非接触で動くエアアクチュエータである。アクチュエータ32の内部には、シリンダ52内の圧力を検出できる圧力検出器が設けられる。なお、エアアクチュエータとしては、例えば、住友重機械メカトロニクス株式会社製のAirsonic(商標名)がある。
【0025】
続いて、ダンサローラ28、ダンサローラ支持部26、連結部30、およびアクチュエータ32の位置関係について説明する。ダンサローラ28の回転軸Rが位置する高さ(すなわちZ方向の位置)は、シャフト24の中心軸が位置する高さと実質的に一致する。また、ダンサローラ28の回転軸Rが位置する高さは、連結部30の中心軸とアクチュエータ32の可動ロッド50の中心軸とも実質的に一致する。またさらに、可動ロッド50の中心軸と連結部30の中心軸を通る直線、すなわちアクチュエータ32が連結部30を介してロール可動部25ひいてはダンサローラ28に付与する合力はダンサローラ28の重心Gを通る。つまり、ダンサローラ28には、ダンサローラ28の重心Gを通り、かつ、ダンサローラ28のX方向への移動のガイドとなるシャフト24と平行な方向の力が働く。
【0026】
図5は、制御装置12の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPU(central processing unit)をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【0027】
制御装置12は、取得部60と、アクチュエータ制御部62と、を備える。取得部60は、アクチュエータ32の圧力検出器からシリンダ52内の圧力の測定値を取得する。アクチュエータ制御部62は、取得部60が取得した測定値に基づいて、可動ロッド50がダンサローラ28に付与する付勢力を算出し、この付勢力よりウェブ2の張力を算出する。アクチュエータ制御部62は、こうして算出されるウェブ2の張力が所望の張力となるようアクチュエータ32を制御する。アクチュエータ32は、アクチュエータ制御部62から指示を受け付けると、可動ロッド50を移動させる。それに伴ってロール可動部25およびダンサローラ28が移動し、ウェブ2に付与される張力が変化する。
【0028】
なお、取得部60は、張力検出器10からウェブ2の張力の測定値を取得してもよい。アクチュエータ制御部62は、取得部60が取得した測定値に基づいて、ウェブ2の張力が所望の張力となるようアクチュエータ32を制御してもよい。
【0029】
以上説明した実施の形態に係るダンサシステム100によると、アクチュエータ32が連結部30を介してロール可動部25に付与する力の延長線はダンサローラ28の重心Gを通過する。したがって、連結部30およびロール可動部25を介してダンサローラ28に働く力(合力)は、ダンサローラ28の重心Gを通過する。これにより、ダンサローラ28を移動させるためにアクチュエータ32が付与する力の伝達ロスを抑えることができ、その結果ウェブ2の張力を精度良く制御できる。
【0030】
また、実施の形態に係るダンサシステム100によると、ダンサローラ28の回転軸Rの高さは、ロール可動部25およびダンサローラ28のX方向への移動のガイドとなるシャフト24の中心軸の高さと実質的に一致する。これにより、ダンサローラ28を移動させるためにアクチュエータ32が付与する力の伝達ロスをさらに抑えることができる。
【0031】
また、実施の形態に係るダンサシステム100によると、ロール可動部25とアクチュエータ32とは、ヒンジ形状を有する連結部30により連結される。つまり、ロール可動部25とアクチュエータ32とは、回転自由度を持った連結部30により連結される。加えて、実施の形態に係るダンサシステム100によると、ロール可動部25のシャフト24は、静圧気体軸受によってシャフト支持部と非接触の状態で支持される。したがって、ロール可動部25のシャフト24と静圧気体軸受との間には隙間が存在し、ロール可動部25はこの隙間の範囲内で揺動しうる。ロール可動部25は、例えばZ方向まわりに揺動しうる。
【0032】
ここで、ウェブ2にはいびつな部分が存在する場合があり、このいびつな部分がダンサローラ28を通過するときに、ウェブ2の幅方向の張力が不均一になり、ダンサローラ28には、X方向に対して傾いた方向に引っ張る力が働く。このとき、ダンサローラ28がZ方向まわりに揺動できないと、ウェブ2の幅方向の一端側の張力が高くなる、すなわちウェブ2の幅方向の張力が不均一になる。これに対し、実施の形態に係るダンサシステム100によると、上述したように、ロール可動部25とアクチュエータ32とは、回転自由を持った連結部30により連結され、かつ、ロール可動部25は静圧気体軸受によってシャフト支持部に非接触の状態で支持される。したがって、ロール可動部25は、シャフト24と静圧気体軸受との隙間の範囲内でZ方向まわりに揺動でき、それに伴ってダンサローラ28もZ方向まわりに揺動できる。そのため、ウェブ2の幅方向での張力を比較的均一にできる。
【0033】
また、第1の実施の形態に係るダンサシステム100では、静止体である第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dが静圧気体軸受を有する。ここで、可動する部材に静圧気体軸受を設けると、静圧気体軸受に空気を供給するための配管が、その動きの抵抗となりうる。これに対し本実施の形態に係るダンサシステム100では、静止体に静圧気体軸受が設けられるため、そのような問題が生じるのを抑止できる。
【0034】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係るダンサシステムは、第1の実施の形態に係るダンサシステム100と同様に、張力検出器10と、制御装置12と、ダンサユニット14と、を備える。
【0035】
図6、7は、第2の実施の形態に係るダンサユニット14を示す図である。
図6は、ダンサユニット14の斜視図である。
図7は、ダンサユニット14の上面図である。
図6、7はそれぞれ、
図2、3に対応する。本実施の形態では、ダンサユニット14は、台フレーム20と、第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dと、ロール可動部25と、ダンサローラ28と、第1連結部130a〜第2連結部130bと、第1アクチュエータ132a〜第2アクチュエータ132bと、を含む。
【0036】
第1連結部130a、第2連結部130bはそれぞれ、第1の実施の形態の連結部30と同様の構成を有する。第1連結部130aは、一端側が第1シャフト24aに接続され、他端側が第1アクチュエータ132aの可動ロッド50に固定される。第2連結部130bは、一端側が第2シャフト24bに接続され、他端側が第2アクチュエータ132bの可動ロッド50に固定される。
【0037】
第1アクチュエータ132a、第2アクチュエータ132bはそれぞれ、第1の実施の形態のアクチュエータ32と同様の構成を有する。第1アクチュエータ132aと第2アクチュエータ132bとは、ロール可動部25を介してダンサローラ28に伝わる第1アクチュエータ132aと第2アクチュエータ132bとの合力がダンサローラ28の重心Gを通るよう配置される。
【0038】
第1アクチュエータ132a、第2アクチュエータ132bの内部には、各可動ロッドの伸縮量(例えば各可動ロッドの位置)を検出できる位置検出器が設けられる。なお、位置検出器は、第1アクチュエータ132a、第2アクチュエータ132bの外部に設けられてもよい。
【0039】
制御装置12は、取得部60と、アクチュエータ制御部62とを含む。取得部60は、本実施の形態では、各アクチュエータの位置検出器から各可動ロッドの位置の測定値を取得する。アクチュエータ制御部62は、取得部60が取得した測定値に基づいて、ウェブ2の張力が所望の張力となるよう第1アクチュエータ132aおよび第2アクチュエータ132bを制御する。アクチュエータ制御部62は特に、各アクチュエータの位置検出器からの測定値に基づいて、各アクチュエータの可動ロッドの伸縮量が実質的に同じになるよう各アクチュエータを制御する。第1アクチュエータ132aは、アクチュエータ制御部62から指示を受け付けると、第1シャフト24aを介して第1ダンサローラ支持部26aを移動させる。同様に、第2アクチュエータ132bは、アクチュエータ制御部62から指示を受け付けると、第2シャフト24bを介して第2ダンサローラ支持部26bを移動させる。各ダンサローラ支持部の移動に伴ってダンサローラ28が移動し、ウェブ2に付与される張力が変化する。
【0040】
以上説明した第2の実施の形態に係るダンサシステムによると、第1の実施の形態に係るダンサシステム100によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
【0041】
また、第2の実施の形態に係るダンサシステムによると、Y方向(すなわちウェブ2の幅方向)において異なる位置に配置された2つのアクチュエータによりロール可動部25を移動させる。そのため、より的確にダンサローラ28を制御できる。例えば、1つのアクチュエータによりロール可動部を移動させる場合と比べ、ダンサローラ28の回転軸RとY方向との平行をより確実に保ちつつ、ダンサローラ28をX方向に移動させることができる。これにより、ウェブ2の幅方向の張力をより均一にできる。
【0042】
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係るダンサシステムは、第2の実施の形態に係るダンサシステムと同様に、張力検出器10と、制御装置12と、ダンサユニット14と、を備える。張力検出器10は、本実施の形態では、ウェブ2の幅方向の両端の張力を検出する。張力検出器10は、検出したウェブ2の幅方向の両端の張力を制御装置12に送信する。ダンサユニット14は、基本的に、第2の実施の形態のダンサユニット14と同様の機能および構成を有する。ただし、本実施の形態では、第1アクチュエータ132a、第2アクチュエータ132bの内部には、各シリンダ52内の圧力を検出できる圧力検出器が設けられる。
【0043】
制御装置12は、取得部60と、アクチュエータ制御部62と、を含む。取得部60は、第1アクチュエータ132a、第2アクチュエータ132bの各圧力検出器から各シリンダ52内の圧力の測定値を取得する。アクチュエータ制御部62は、取得部60が取得した測定値に基づいて、各可動ロッド50がダンサローラ28に付与する付勢力を算出し、この付勢力よりウェブ2の幅方向の両端の張力を算出する。アクチュエータ制御部62は、こうして算出されるウェブ2の両端の張力がいずれも所望の張力となるよう第1アクチュエータ132aおよび第2アクチュエータ132bを制御する。アクチュエータ制御部62は特に、各アクチュエータの圧力検出器からの測定値が実質的に同じになるよう各アクチュエータを制御する。
【0044】
なお、取得部60は、張力検出器10からウェブ2の幅方向両端における張力の測定値を取得してもよい。アクチュエータ制御部62は、取得部60が取得した測定値に基づいて、ウェブ2の幅方向の両端の張力が実質的に同じになるよう各アクチュエータを制御してもよい。
【0045】
第1アクチュエータ132aは、アクチュエータ制御部62から指示を受け付けると、第1シャフト24aを介して第1ダンサローラ支持部26aを移動させる。第2アクチュエータ132bは、アクチュエータ制御部62から指示を受け付けると、第2シャフト24bを介して第2ダンサローラ支持部26bを移動させる。つまり、各ダンサローラ支持部は、各アクチュエータによって個別に制御されて移動する。各ダンサローラ支持部の移動に伴ってダンサローラ28が移動し、ウェブ2に付与される張力が変化する。
【0046】
以上説明した第3の実施の形態に係るダンサシステムによると、第2の実施の形態に係るダンサシステムによって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
【0047】
また、第3の実施の形態に係るダンサシステムによると、第1シャフト24aと第1アクチュエータ132aとは、ヒンジ形状を有する第1連結部130aにより連結される。同様に、第2シャフト24bと第2アクチュエータ132bとは、ヒンジ形状を有する第2連結部130bにより連結される。つまり、各シャフトと各アクチュエータとは、回転自由度を持った連結部により連結される。加えて、第3の実施の形態に係るダンサシステムによると、ロール可動部25は、静圧気体軸受によって第1シャフト支持部22a〜第4シャフト支持部22dと非接触の状態で支持される。したがって、ロール可動部25と各シャフト支持部の静圧気体軸受との間には隙間が存在し、ロール可動部25はこの隙間の範囲内で、揺動しうる。ロール可動部25は特に、Z方向まわりに揺動しうる。さらに、第3の実施の形態に係るダンサシステムによると、ダンサユニット14は2つのアクチュエータを備え、ロール可動部25の各ダンサローラの移動を個別に制御できる。これにより、ウェブ2の幅方向の張力が不均一になった場合に、2つのアクチュエータによりロール可動部25ひいてはダンサローラ28をZ方向まわりに積極的に揺動させてウェブ2の幅方向での張力を比較的均一にすることができる。
【0048】
以上、実施の形態に係るダンサシステムについて説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。
【0049】
(変形例1)
第1、2の実施の形態では、連結部がヒンジ形状を有する場合について説明したが、これに限られず、連結部は回転自由度を有する構造であればよい。
図8は、第1の実施の形態の変形例に係るダンサシステムのダンサユニットを示す上面図である。
図8は、
図3に対応する。本変形例では、連結部30は、一端側はアクチュエータ32の可動ロッド50に接続される。連結部30の他端側は、球面形状を有し、接続部材27に当接する。本変形例によれば、第1の実施の形態に係るダンサシステムによって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
【0050】
(変形例2)
第1、2の実施の形態では、ロール可動部は、静圧気体軸受によってX方向に移動可能に支持される場合について説明したが、これに限られない。ロール可動部は、転がり軸受、その他の軸受によって支持されてもよい。
【0051】
(変形例3)
第1の実施の形態ではダンサユニットが1つのアクチュエータを備え、第2の実施の形態ではダンサユニットが2つのアクチュエータを備える場合について説明したが、これに限られない。ダンサユニットは3つ以上のアクチュエータを備えてもよい。なお、複数のアクチュエータを備える場合、それらの合力の延長線が重心Gを通るように構成されてもよい。また、それらの合力の延長線と、ロール可動部およびダンサローラ28のX方向への移動のガイドとなるシャフト24の高さとが実質的に一致するよう構成されてもよい。
【0052】
上述した実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。