特許 6725360 判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6725360

(24)【登録日】2020年6月29日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】判定装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 26/00 20060101AFI20200706BHJP

【ＦＩ】

   B65H26/00

【請求項の数】6

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-158844(P2016-158844)

(22)【出願日】2016年8月12日

(65)【公開番号】特開2018-24525(P2018-24525A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2019年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000240341

【氏名又は名称】株式会社ヒラノテクシード

(74)【代理人】

【識別番号】100076314

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 正人

(74)【代理人】

【識別番号】100112612

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲士

(74)【代理人】

【識別番号】100112623

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 克幸

(74)【代理人】

【識別番号】100163393

【弁理士】

【氏名又は名称】有近 康臣

(74)【代理人】

【識別番号】100189393

【弁理士】

【氏名又は名称】前澤 龍

(72)【発明者】

【氏名】工藤 晨

(72)【発明者】

【氏名】前田 光右

(72)【発明者】

【氏名】戸倉 康裕

【審査官】 沖田 孝裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１００６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０９３０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｈ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエブを走行させるロールと、
前記ロールを回転させるモータと、
前記ロールの回転軸と前記モータの出力軸との間に配されたトルク計と、
前記トルク計が計測したロールトルク値Ｎ１と前記モータのモータトルク値Ｎ２とから計測摩擦係数μ１を求め、予め記憶した理論摩擦係数μ０と前記計測摩擦係数μ１との差αが所定の基準範囲β内にあり、かつ、前記トルク計が計測した出力方向が安定継続時間一定の場合に、前記ウエブが安定して走行していると判定する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記ロールより前の前記ウエブの張力をＴ１、前記ロールより後の前記ウエブの張力をＴ２とした場合に、テンションカット値ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜を求め、
前記張力Ｔ１と前記張力Ｔ２の小さい方の値をベース張力Ｔ０とし、
前記ロールにおける前記ウエブの抱き角をθとし、
前記ウエブが前記ロールと接触している面積接触率εとした場合に、
（１）前記理論摩擦係数μ０を、テンションカット値ΔＴ、ベース張力Ｔ０、面積接触率ε、抱き角θから求めるものであり、前記理論摩擦係数μ０を、
μ０＝［ｌｏｇ_ｅ｛ΔＴ／（Ｔ０・ε）＋１｝］／θ
から求め、
（２）前記計測摩擦係数μ１を、前記ロールトルク値Ｎ１と前記モータトルク値Ｎ２とから求めた前記ロールの駆動トルク値Ｎ０、前記ロールの半径Ｒ、前記ベース張力Ｔ０、テンションカット値ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜、抱き角θから求めるものであり、前記計測摩擦係数μ１を、
μ１＝［ｌｏｇ_ｅ｛Ｎ０／（Ｒ・Ｔ０）＋１｝］／θ
から求め、但し、
Ｔ１＜Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋Ｎ２｜、
Ｔ１＞Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋（Ｎ１−Ｎ２）｜
である、判定装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記差αが前記基準範囲β内であり、かつ、前記出力方向が前記安定継続時間一定でないときに前記ウエブの走行が不安定状態であると判定する、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記差αが前記基準範囲β外であり、かつ、前記出力方向が前記安定継続時間一定であるときに前記ウエブの走行が滑り状態であると判定する、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項4】

前記ロールは、前記ウエブを１５°から２７０°の抱き角θで巻き付けられ、前記ウエブを走行させる、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項5】

前記ロールは、ニップロール、サクションロール、又は、駆動ロールである、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項6】

前記トルク計と前記モータの間に減速機が設けられている、
請求項１に記載の判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロールの走行状態を判定する判定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

長尺状のウエブを走行させる場合には、走行路の途中にロールを設け、このロールを回転させることによってウエブに駆動力を与えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２１１８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようにウエブをロールを用いて駆動させる場合に、走行するウエブと回転するロールの接触状態が不明であるため、ウエブがロールに対し安定した走行をしているか否かの判定が難いという問題点があった。

【0005】

そこで本発明は上記問題点に鑑み、ロールでウエブを駆動させる場合に、ウエブが安定して走行しているか否かを判定できる判定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ウエブを走行させるロールと、前記ロールを回転させるモータと、前記ロールの回転軸と前記モータの出力軸との間に配されたトルク計と、前記トルク計が計測したロールトルク値Ｎ１と前記モータのモータトルク値Ｎ２とから計測摩擦係数μ１を求め、予め記憶した理論摩擦係数μ０と前記計測摩擦係数μ１との差αが所定の基準範囲β内にあり、かつ、前記トルク計が計測した出力方向が安定継続時間一定の場合に、前記ウエブが安定して走行していると判定する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記ロールより前の前記ウエブの張力をＴ１、前記ロールより後の前記ウエブの張力をＴ２とした場合に、テンションカット値ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜を求め、前記張力Ｔ１と前記張力Ｔ２の小さい方の値をベース張力Ｔ０とし、前記ロールにおける前記ウエブの抱き角をθとし、前記ウエブが前記ロールと接触している面積接触率εとした場合に、
（１）前記理論摩擦係数μ０を、テンションカット値ΔＴ、ベース張力Ｔ０、面積接触率ε、抱き角θから求めるものであり、前記理論摩擦係数μ０を、
μ０＝［ｌｏｇ_ｅ｛ΔＴ／（Ｔ０・ε）＋１｝］／θ
から求め、
（２）前記計測摩擦係数μ１を、前記ロールトルク値Ｎ１と前記モータトルク値Ｎ２とから求めた前記ロールの駆動トルク値Ｎ０、前記ロールの半径Ｒ、前記ベース張力Ｔ０、テンションカット値ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜、抱き角θから求めるものであり、前記計測摩擦係数μ１を、
μ１＝［ｌｏｇ_ｅ｛Ｎ０／（Ｒ・Ｔ０）＋１｝］／θ
から求め、但し、
Ｔ１＜Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋Ｎ２｜、
Ｔ１＞Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋（Ｎ１−Ｎ２）｜
である、判定装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ウエブが安定して走行しているか否かを判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態のロールがウエブを走行させている状態の側面図である。

【図2】本実施形態の駆動装置の説明図である。

【図3】変更例１の駆動装置の説明図である。

【図4】変更例２の駆動装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態の判定装置について、ロール１２を回転させる駆動装置１０に内蔵した場合について図１と図２に基づいて説明する。なお、ロール１２の駆動装置１０の設置されているシステムとしては、例えば長尺状のフィルム、金属箔、金属メッシュ、布帛、紙などのウエブＷを巻出し装置から巻出し、塗工装置によってウエブＷの片面、又は、両面を塗工液で塗工し、その後に乾燥装置に搬送して乾燥させ、最後に巻き取り装置でウエブＷを巻き取るシステムであり、その走行経路の途中に１箇所、又は、２箇所以上に本実施形態のロール１２を設ける。

【0010】

（１）駆動装置１０
ロール１２の駆動装置１０の構造について図１と図２に基づいて説明する。

【0011】

まず、ロール１２は、図１に示すようにウエブＷを巻き付けるようにして回転し、ウエブＷを走行させている。ロール１２の種類としては、駆動ロール、金属ロール、サクションロール、ニップロール（押圧ロール）である。サクションロールとは、ロール１２の表面に複数の孔が開口し、ウエブＷを吸引しつつ走行させるロールである。ロール１２の左右両側から突出した回転軸１４，１４は、左右一対の軸受け１６，１６に回転自在に支持されている。

【0012】

駆動装置１０は、トルク計１８、モータ２０、モータ２０の駆動部２２、制御部２４、表示部２６とより構成されている。

【0013】

モータ２０は、ＡＣベクトルモータであって、インバータ回路を含む駆動部２２によってベクトルインバータ制御され所定の回転数で回転する。モータ２０のモータトルク値は、駆動部２２からモータ２０への駆動信号（電流値、又は、電圧値）を制御部２４が検出して求める。

【0014】

トルク計１８は、モータ２０の出力軸２８とロール１２の回転軸１４との間に設けられ、回転軸１４と出力軸２８の回転モーメントによる歪みを検出し、ロールトルク値として出力する。また、このトルク計１８は、その歪みの方向に対応したトルクの出力方向をロールトルク値の＋又は−で表現して出力する。なお、モータ２０の出力軸２８が、トルク計１８に直接連結したダイレクトドライブ方式である。

【0015】

表示部２６は、液晶表示装置などの画像表示装置を有し、制御部２４によって制御されている駆動装置１０の駆動状態をデジタル値や画像で表示し、また、スピーカを有する。

【0016】

制御部２４は、コンピュータよりなり、トルク計１８、駆動部２２、表示部２６が接続され、トルク計１８からの＋又は−のロールトルク値が入力し、駆動部２２に対し制御信号を出力し、また、モータトルク値を検出し、表示部２６に表示情報を出力する。

【0017】

（２）制御部２４の役割
まず、駆動装置１０の制御部２４の２つの役割について説明する。制御部２４は、モータ２０を回転させる第１の役割と、ウエブＷの走行状態を判定する第２の役割がある。

【0018】

第１の役割における制御部２４は、予め設定された回転数に基づいて、駆動部２２に制御信号を出力し、駆動部２２がモータ２０を回転させて、ロール１２をウエブＷの走行方向に沿って回転させる。このとき、トルク計１８は、出力方向及びロールトルク値を制御部２４に出力する。また、制御部２４は、現在のモータ２０のモータトルク値を、駆動信号に基づいて検出する。

【0019】

第２の役割における制御部２４は、走行しているウエブＷの現在の走行状態が安定状態、不安定状態、又は、滑り状態であるかを判定する判定装置の役割を行う。なお、判定装置は、制御部２４内のハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶媒体に記憶されているプログラムを制御部２４のＣＰＵが実行することによって実現する。まず、その判定に用いるパラメータについて説明する。

【0020】

「張力Ｔ１」は、ロール１２より前方のウエブＷの張力を意味する。

【0021】

「張力Ｔ２」は、ロール１２より後方のウエブＷの張力を意味する。

【0022】

「ベース張力Ｔ０」は、張力Ｔ１と張力Ｔ２を比較して小さい方の張力を意味する。

【0023】

「テンションカット値ΔＴ」は、ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜を意味する。

【0024】

「面積接触率ε」は、ロール１２の全体の面積に対する、ウエブＷがロール１２と接触している面積の比率を意味し、ロール１２が全面平らな場合にはε＝１、表面に溝などが刻まれている場合には例えば、ε＝０．９などとなる。

【0025】

「ロールトルク値Ｎ１」は、トルク計１８が検出したトルク値を意味し、出力方向を＋又は−で示す。例えば、回転軸１４の回転モーメントが、出力軸２８の回転モーメントより高い場合には＋、逆の場合には−とする。

【0026】

「モータトルク値Ｎ２」は、制御部２２が検出したモータ２０のトルク値を意味する。

【0027】

「抱き角θ」は、図１に示すように、ロール１２とウエブＷが接触している角度を意味し、１５°＜＝θ＜＝２７０°である。

【0028】

まず、制御部２２は、上記パラメータから理論摩擦係数μ０と計測摩擦係数μ１を求める。

【0029】

「理論摩擦係数μ０」は、下記の（１）式から求める。なお、理論摩擦係数μ０は、ウエブＷを走行させる前に予め計算し、制御部２２に記憶させておく。

μ０＝［ｌｏｇ_ｅ｛ΔＴ／（Ｔ０・ε）＋１｝］／θ ・・・（１）

「計測摩擦係数μ１｝は、（２）式から所定の計測時間毎（例えば０．１秒毎）に計算する。

μ１＝［ｌｏｇ_ｅ｛Ｎ０／（Ｒ・Ｔ０）＋１｝］／θ ・・・（２）

但し、Ｎ０は駆動トルク値であり、Ｔ１＜Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋Ｎ２｜、Ｔ１＞Ｔ２のときはＮ０＝｜Ｎ１＋（Ｎ１−Ｎ２）｜である。

【0030】

次に、制御部２４は、この計算した計測摩擦係数μ１と理論摩擦係数μ０の差を（３）式から所定の計測時間毎に求める。

α＝（μ０−μ１）／μ０・１００ ・・・（３）

次に、制御部２２は、差αが所定の基準範囲β内に有るか否かを所定の計測時間毎に判定する。

【0031】

次に、制御部２２は、次の３つのルールに基づいてウエブＷの走行状態を判定する。

【0032】

第１のルールは、差αが基準範囲β内にあり、かつ、トルク計１８が計測した出力方向が安定継続時間一定の場合には、ウエブＷの走行状態が「安定状態」であると判定する。この安定継続時間としては、例えば１０秒である。なお、安定状態とは、ウエブＷが回転しているロール１２に安定して一定の駆動力を与えられて、正常に走行している状態をいう。

【0033】

第２のルールは、差αが基準範囲β内にあり、かつ、トルク計１８の出力方向が安定継続時間の間に複数回変化した場合には、ウエブＷの走行状態が「不安定状態」であると判定する。なお、不安定状態とは、ウエブＷが回転しているロール１２から不安定に変化する駆動力を与えられて、正常に走行していない状態をいう。

【0034】

第３のルールは、差αが基準範囲β外にあり、かつ、トルク計１８の出力方向が安定継続時間一定の場合は、ウエブＷの走行状態が「滑り状態」であると判定する。なお、滑り状態とは、ウエブＷが回転しているロール１２に対し滑っている状態であり、ウエブＷに傷がつく可能性がある状態をいう。

【0035】

最後に制御部２４は、表示部２６に安定状態、不安定状態、滑り状態であるかを表示する。

【0036】

作業者は、表示部２６を見て、ウエブＷの走行が安定状態のときは、そのまま走行させる。不安定状態であるときはウエブＷの張力Ｔ１又は張力Ｔ２を変化させるか、ウエブＷの走行速度を落とす。滑り状態であるときはウエブＷに傷が付く可能性があるため、走行を停止させる。

【0037】

（３）効果
本実施形態によれば、制御部２４が現在のウエブＷの走行状態を安定状態、不安定状態、滑り状態の何れかであることを判定できる。そのため、作業者はその状態に応じて駆動装置１０を制御できる。

【0038】

（４）変更例
上記実施形態では、モータ２０の出力軸２８をトルク計１８に直接連結したダイレクトドライブ方式であったが、これに代えて、図３に示すように減速機３０をトルク計１８とモータ２０との間に配したり、さらに、図４に示すようにモータ２０と減速機３０との間に駆動ベルトによって連結部３２を設けてもよい。

【0039】

また、制御部２４は、不安定状態、滑り状態のときには、表示部２６に表示することに加えて、スピーカから警報音を発生させてもよい。

【0040】

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

１０・・・駆動装置、１２・・・ロール、１４・・・回転軸、１６・・・軸受け、１８・・・トルク計、２０・・・モータ、２２・・・駆動部、２４・・・制御部、２６・・・表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】