特開 2023-141555 搬送制御装置、搬送制御方法、搬送制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141555

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】搬送制御装置、搬送制御方法、搬送制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B65H 23/188 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

B65H23/188

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047933

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】安藤 高虎

【テーマコード（参考）】

3F105

【Ｆターム（参考）】

3F105AA01

3F105AA04

3F105AA08

3F105AA12

3F105AB03

3F105BA02

3F105CA15

3F105CB05

3F105DA02

3F105DA04

3F105DB02

(57)【要約】

【課題】被搬送物の張力を高精度に制御できる搬送制御装置等を提供する。
【解決手段】搬送制御装置１は、ダンサローラ２４３によって張力が付加された被搬送物３の張力を張力検出器２６から取得する減算器１８と、被搬送物３の張力指令を生成する張力指令生成部１７と、減算器１８によって取得された張力と張力指令生成部１７によって生成された張力指令の差に基づいて、ダンサローラ２４３に被搬送物３の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正部１９と、を備える。推力補正部１９によって補正される推力は、ダンサローラ２４３に接続されたエアシリンダ２４４の空気圧に基づく。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダンサローラによって張力が付加された被搬送物の張力を検出する張力検出部と、
前記被搬送物の張力指令を生成する張力指令生成部と、
前記検出された張力と前記張力指令の差に基づいて、前記ダンサローラに前記被搬送物の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正部と、
を備える搬送制御装置。

【請求項2】

前記推力は、前記ダンサローラに接続されたエアシリンダの空気圧に基づく、請求項１に記載の搬送制御装置。

【請求項3】

前記推力の方向における前記ダンサローラの位置を検出する位置検出部と、
前記推力の方向における前記ダンサローラの位置指令を生成する位置指令生成部と、
前記検出された位置と前記位置指令の差に基づいて、前記被搬送物の搬送速度を制御する速度制御部と、
を更に備える請求項１または２に記載の搬送制御装置。

【請求項4】

前記速度制御部は、前記検出された位置と前記位置指令の差に基づいて、前記被搬送物の搬送方向に直交する回転軸の周りに回転可能な搬送ローラの回転速度を制御する、請求項３に記載の搬送制御装置。

【請求項5】

ダンサローラによって張力が付加された被搬送物の張力を検出する張力検出ステップと、
前記被搬送物の張力指令を生成する張力指令生成ステップと、
前記検出された張力と前記張力指令の差に基づいて、前記ダンサローラに前記被搬送物の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正ステップと、
を備える搬送制御方法。

【請求項6】

ダンサローラによって張力が付加された被搬送物の張力を検出する張力検出ステップと、
前記被搬送物の張力指令を生成する張力指令生成ステップと、
前記検出された張力と前記張力指令の差に基づいて、前記ダンサローラに前記被搬送物の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正ステップと、
をコンピュータに実行させる搬送制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は搬送制御装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

紐やワイヤ等の線状の被搬送物や紙や布等の面状の被搬送物を搬送する搬送装置として、被搬送物の張力を検出するものが知られている。例えば特許文献１には、ワイヤの張力の検出値と基準値の差に基づいてモータに対する操作量を生成し、ワイヤの張力を基準値に維持する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１７６０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１における張力検出器は、厳密には被搬送物の張力を直接的に検出しているのではなく、被搬送物に張力を付加するダンサローラの位置を検出している。このため、ダンサローラの位置と被搬送物の張力の相関性が完全でない場合は、被搬送物の張力の制御に誤差が生じてしまう。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、被搬送物の張力を高精度に制御できる搬送制御装置等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】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の搬送制御装置は、ダンサローラによって張力が付加された被搬送物の張力を検出する張力検出部と、被搬送物の張力指令を生成する張力指令生成部と、検出された張力と張力指令の差に基づいて、ダンサローラに被搬送物の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正部と、を備える。

【0007】

この態様によれば、被搬送物の張力を直接的に検出し、張力指令との差に基づいてダンサローラに付加される推力（被搬送物の張力と釣り合う）を補正することで、被搬送物の張力を高精度に制御できる。

【0008】

本発明の別の態様は、搬送制御方法である。この方法は、ダンサローラによって張力が付加された被搬送物の張力を検出する張力検出ステップと、被搬送物の張力指令を生成する張力指令生成ステップと、検出された張力と張力指令の差に基づいて、ダンサローラに被搬送物の張力と逆向きに付加される推力を補正する推力補正ステップと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、これらの表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等に変換したものも、本発明に包含される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、被搬送物の張力を高精度に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】搬送制御装置の構成を模式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下では実施形態ともいう）について詳細に説明する。説明および／または図面においては、同一または同等の構成要素、部材、処理等に同一の符号を付して重複する説明を省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明の簡易化のために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施形態に記載される全ての特徴やそれらの組合せは、必ずしも本発明の本質的なものであるとは限らない。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る搬送制御装置１の構成を模式的に示す。搬送制御装置１は、被搬送物３を搬送する搬送装置２の搬送動作を制御する装置である。被搬送物３としては、紐やワイヤ等の線状のものや、紙、布、フィルム、箔、ゴム等の面状のものが例示される。本実施形態では、面状の基材を被搬送物３として搬送方向（図１における左右方向）に搬送するロール・ツー・ロール（Roll-to-Roll）方式の搬送装置２について説明する。搬送装置２は、搬送される被搬送物に対して任意の処理を施す装置、例えば、被搬送物にコーティングを施すコータまたは塗布装置、被搬送物に印刷を施す印刷機、被搬送物に張力を印加して延伸する延伸装置等の一部でもよい。

【0014】

搬送装置２は、駆動ローラ２３１と、駆動ローラ２５１と、ダンサ２４と、張力検出器２６を備える。後述する駆動部１６１によって回転駆動される駆動ローラ２３１には、当該駆動ローラ２３１との間で被搬送物３を挟み込んで当該駆動ローラ２３１と連動して回転する従動ローラ２３２が併設されてもよい。後述する駆動部１６によって回転駆動される駆動ローラ２５１には、当該駆動ローラ２５１との間で被搬送物３を挟み込んで当該駆動ローラ２５１と連動して回転する従動ローラ２５２が併設されてもよい。なお、駆動ローラ２３１および／または駆動ローラ２５１がサクションロール等によって構成される場合は、従動ローラ２３２および／または従動ローラ２５２を設ける必要はない。

【0015】

駆動ローラ２３１／２５１および従動ローラ２３２／２５２は、被搬送物３を搬送する搬送部の一態様としての搬送ローラであり、搬送方向（図１における左右方向）に直交する方向（図１の紙面に垂直な方向）の回転軸の周りに回転可能である。駆動ローラ２３１／２５１は、速度制御部１５１／１５によって生成される回転速度指令に応じてモータ等の駆動部１６１／１６によって回転駆動される。図１における被搬送物３の搬送方向が右向きである場合、駆動ローラ２３１／２５１は駆動部１６１／１６によって時計回り方向に回転駆動され、従動ローラ２３２／２５２は駆動ローラ２３１／２５１と連動して反時計回り方向に回転する。

【0016】

ダンサ２４は、駆動ローラ２３１と駆動ローラ２５１の間に設けられる。

【0017】

ダンサ２４は、被搬送物３に搬送方向における張力を付加する。ダンサ２４は、被搬送物３の搬送経路（図１において被搬送物３が延在する左右方向の経路）上に設けられる一対のローラ２４１、２４２と、当該一対のローラ２４１、２４２の間において被搬送物３の搬送経路から逸れた位置に設けられるダンサローラ２４３を備える。なお、ダンサローラはダンサロールとも呼ばれる。

【0018】

ダンサローラ２４３は、被搬送物３の搬送経路から離れる方向（図１における上下方向）において上端２４３Ａと下端２４３Ｂの間を移動可能に設けられる。推力付加部としてのエアシリンダ２４４は、ダンサローラ２４３を被搬送物３の搬送経路から離れる方向（図１における下方）に付勢または加圧する推力を生成する。この推力は、ピストンロッドまたはコネクティングロッドを介してダンサローラ２４３に接続されたエアシリンダ２４４の空気圧に基づく。エアシリンダ２４４の空気圧は、電気によって空気圧を制御する電空レギュレータ等によって構成される後述する推力補正部１９によって生成される。従来の電空レギュレータでは一定の電圧が印加されることが一般的であり、エアシリンダの空気圧すなわちダンサローラの推力が一定に制御されていたが、本実施形態ではエアシリンダ２４４の空気圧すなわちダンサローラ２４３の推力が適応的に制御される。なお、エアシリンダ２４４に代えて他の原理に基づいてダンサロール２４３に推力を付加する推力付加部（例えば、電気に基づいてダンサロール２４３に推力を付加するリニアモータ等）を設けてもよい。

【0019】

エアシリンダ２４４からの推力によって下方に付勢または加圧されたダンサローラ２４３は、被搬送物３を搬送経路から離れる方向に引っ張ることで当該被搬送物３に張力を付加する。この時、ダンサローラ２４３は、エアシリンダ２４４から受ける下向きの推力と、被搬送物３から受ける上向きの張力が釣り合った位置で静止する。前述のように、一般的にはダンサローラ２４３がエアシリンダ２４４から受ける下向きの推力は略一定に維持または制御されるため、ダンサローラ２４３の上下方向の位置は被搬送物３の張力を表す。

【0020】

推力の方向（図１における上下方向）におけるダンサローラ２４３の位置は、位置検出部２４５または位置センサによって電気信号として検出され、搬送制御装置１の減算器１４に提供される。これに加えて減算器１４には、搬送制御装置１の位置指令生成部１３で生成された推力の方向におけるダンサローラ２４３の位置指令が入力される。搬送制御装置１の速度制御部１５は、減算器１４から提供されるダンサローラ２４３の位置または被搬送物３の張力の偏差を小さくするための速度指令を生成する。この速度指令は、被搬送物３の搬送速度に対する指令であり、具体的には以下で説明する駆動ローラ２５１の回転速度に対する指令である。

【0021】

搬送制御装置１の駆動部１６および／または１６１は、速度制御部１５および／または１５１から提供される速度指令に応じて、ダンサ２４の直後および／または直前に併設される駆動ローラ２５１および／または駆動ローラ２３１を回転駆動する。以下では、ダンサ２４の直後に併設される駆動ローラ２５１の制御について詳述するが、これらの内容はダンサ２４の直前に併設される駆動ローラ２３１の制御についても適用可能である。また、図１では、ダンサ２４の直前に併設される駆動ローラ２３１に関連する構成（例えば位置指令生成部１３や減算器１４等）が省略されている。駆動ローラ２５１は、被搬送物３の搬送方向に直交する回転軸の周りに回転可能な搬送ローラである。駆動ローラ２５１が図１における時計回り方向に回転駆動されると、従動ローラ２５２が駆動ローラ２５１と連動して反時計回り方向に回転する。駆動ローラ２５１の回転速度は位置および／または張力の偏差に応じて適応的に制御される。このように、駆動ローラ２５１および従動ローラ２５２は間に挟み込まれた被搬送物３を搬送しながら、位置指令生成部１３で生成されたダンサローラ２４３の位置を制御する。

【0022】

以上のようにダンサ２４は、一定推力を付加しているだけで（推力と基材張力との釣り合いだけで張力制御しており）実際の張力を直接的に検出して制御しているのではないため、張力精度は電空変換器への電圧指令やエアシリンダの空気圧指令に依存し、被搬送物３の張力の制御に誤差が生じてしまう。以下で説明するように、本実施形態に係る搬送制御装置１によれば、ダンサ２４による「粗い」張力制御に加えておよび／または代えて「細かい」張力制御を実現することで、被搬送物３の張力を従来に比べて高精度に制御できる。細かい張力制御のために、搬送装置２には、ダンサローラ２４３によって張力が付加された被搬送物３の張力を直接的に検出する張力検出器２６が、張力制御区間である駆動ローラ２３１と２５１との間に設けられる。ダンサ２４の前段／後段は問わない。

【0023】

搬送制御装置１は、粗い張力制御を実現するための機能ブロックとして、前述の位置指令生成部１３と、減算器１４と、速度制御部１５と、駆動部１６を備え、細かい張力制御を実現するための機能ブロックとして、張力指令生成部１７と、減算器１８と、推力補正部１９を備える。これらの機能ブロックは、コンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。

【0024】

張力指令生成部１７は、被搬送物３の張力指令を生成する。張力検出部として機能する減算器１８は、張力検出器２６によって直接的に検出された被搬送物３の張力と、張力指令生成部１７によって生成された張力指令の差を演算する。推力補正部１９は、減算器１８によって演算された実際の張力と張力指令の差に基づいて、ダンサローラ２４３に被搬送物３の張力と逆向き（図１における下向き）に付加される推力を補正する。具体的には、推力補正部１９は例えば電空レギュレータによって構成され、実際の張力と張力指令の張力偏差を小さくするための電圧をエアシリンダ２４４に印加する。そして、エアシリンダ２４４が所望の張力と直接的に釣り合う下向きの推力または空気圧を適応的に生成することで、張力偏差が直接的に最小化される。このように、本実施形態によれば、被搬送物３の張力を従来に比べて高精度に制御できる。

【0025】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。例示としての実施形態における各構成要素や各処理の組合せには様々な変形例が可能であり、そのような変形例が本発明の範囲に含まれることは当業者にとって自明である。

【0026】

なお、実施形態で説明した各装置や各方法の構成、作用、機能は、ハードウェア資源またはソフトウェア資源によって、あるいは、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働によって実現できる。ハードウェア資源としては、例えば、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種の集積回路を利用できる。ソフトウェア資源としては、例えば、オペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

【符号の説明】

【0027】

１ 搬送制御装置、２ 搬送装置、３ 被搬送物、１３ 位置指令生成部、１４ 減算器、１５ 速度制御部、１６ 駆動部、１７ 張力指令生成部、１８ 減算器、１９ 推力補正部、２０ 搬送ローラ群、２４ ダンサ、２６ 張力検出器、２４３ ダンサローラ、２４４ エアシリンダ、２４５ 位置検出部、２５１ 駆動ローラ。

【図1】