特許 7352410 偏心検出装置、偏心調整装置、及び塗工装置

(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】

(24)【登録日】2023-09-20

(45)【発行日】2023-09-28

(54)【発明の名称】偏心検出装置、偏心調整装置、及び塗工装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 26/00 20060101AFI20230921BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20230921BHJP

   B05C 5/02 20060101ALI20230921BHJP

   B05C 13/00 20060101ALI20230921BHJP

   B05C 1/08 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

B65H26/00

B05C11/00

B05C5/02

B05C13/00

B05C1/08

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019150659

(22)【出願日】2019-08-20

(65)【公開番号】P2021030123

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-06-17

(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】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】工藤 晨

(72)【発明者】

【氏名】戸倉 康裕

(72)【発明者】

【氏名】大下 博史

(72)【発明者】

【氏名】廉 本寧

(72)【発明者】

【氏名】福山 貴裕

【審査官】河内 浩志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７７５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２４５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９２５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１６１２５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０８３１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｈ２６／００－２６／０８

Ｂ０５Ｃ １／００－ ３／２０

５／００－ ５／０４

７／００－２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロールと、
前記ロールを回転させるためのモータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の駆動軸と前記ロールの回転軸を連結する連結部と、
前記連結部に設けられ、前記回転軸の回転トルクを計測するトルク計と、
前記トルク計が検出した回転トルクが基準トルク値より大きいときに前記駆動軸と前記回転軸とが偏心して連結されていると判断する制御部と、
を有する偏心検出装置。

【請求項2】

ロールと、
前記ロールを回転させるためのモータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の駆動軸と前記ロールの回転軸を連結する連結部と、
前記連結部に設けられ、前記回転軸の回転トルクを計測するトルク計と、
前記ロールを前記回転軸と直交する方向に移動させる移動部と、
前記トルク計が検出した回転トルクが基準トルク値より大きいときに前記駆動軸と前記回転軸とが偏心して連結されていると判断し、検出する前記回転トルクが前記基準トルク値内になるように、前記ロールを前記移動部によって移動させる制御部と、
を有する偏心調整装置。

【請求項3】

前記回転軸に沿った方向を、３軸の直交座標系におけるｙ軸とした場合に、
前記移動部は、
前記ロールをｚ軸方向に移動させる第１移動部と、
前記ロールをｘ軸方向に移動させる第２移動部と、
を有する請求項２に記載の偏心調整装置。

【請求項4】

請求項３に記載の偏心調整装置を有した塗工装置であって、
基台と、
前記基台に取り付けられるユニット体と、
を有し、
前記ユニット体は、
前記ロールと、
前記第１移動部と、
前記第２移動部と、
前記ロールを走行するウエブに塗工液を塗工する塗工部と、
を有し、
前記基台には、前記駆動装置と前記連結部が設けられている、
塗工装置。

【請求項5】

前記第１移動部は、
前記基台から突出した左右一対の腕部と、
前記腕部の先端に設けられた持ち上げ凹部と、
前記ユニット体に設けられた左右一対の第１偏心カムと、
前記ユニット体に設けられ、前記第１偏心カムを回転させる第１カムモータと、
を有し、
前記第１偏心カムが前記持ち上げ凹部に載置され、前記第１カムモータで前記第１偏心カムを回転させることにより、前記ユニット体をｚ軸に沿って上下動させる、
請求項４に記載の塗工装置。

【請求項6】

左右一対の前記腕部の先端を上下方向に回転させる持ち上げ装置を有する、
請求項５に記載の塗工装置。

【請求項7】

前記第２移動部は、
前記ユニット体に設けられた左右一対の第２偏心カムと、
前記ユニット体に設けられ、前記第２偏心カムを回転させる第２カムモータと、
を有し、
前記第２偏心カムが前記基台の上下方向に直線状の端面に当接され、前記第２カムモータで前記第２偏心カムを回転させることにより、前記ユニット体をｘ軸方向に沿って前後方向に移動させる、
請求項４に記載の塗工装置。

【請求項8】

前記ユニット体を前記基台まで移動させる移動手段を有する、
請求項５に記載の塗工装置。

【請求項9】

前記塗工部は、ダイである、
請求項５に記載の塗工装置。

【請求項10】

前記塗工部は、グラビアコータ、又はリバースコータである、
請求項５に記載の塗工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏心検出装置、偏心調整装置、及び塗工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、バックアップロールを走行するウエブにダイで塗工を行う場合には、バックアップロールの近傍にダイを配し、ダイ内部の液溜め部にポンプから塗工液を圧送し、この液溜め部に通じるダイの吐出口からウエブに塗工液を塗工する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５５９３９６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような塗工装置において経時変化や組み付け精度などによって、バックアップロールの回転軸がロールモータなどの駆動装置の駆動軸との間に偏心が生じ、その回転精度が低下する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、バックアップロールなどのロールの回転軸と駆動装置の駆動軸との偏心を検出できる偏心検出装置、この偏心検出装置を用いた偏心調整装置及びこの偏心調整装置を用いた塗工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】

本発明の第１の実施形態は、ロールと、前記ロールを回転させるためのモータを含む駆動装置と、前記駆動装置の駆動軸と前記ロールの回転軸を連結する連結部と、前記連結部に設けられ、前記回転軸の回転トルクを計測するトルク計と、前記トルク計が検出した回転トルクが基準トルク値より大きいときに前記駆動軸と前記回転軸とが偏心して連結されていると判断する制御部と、を有する偏心検出装置である。

【0007】

また、本発明の第２の実施形態は、ロールと、前記ロールを回転させるためのモータを含む駆動装置と、前記駆動装置の駆動軸と前記ロールの回転軸を連結する連結部と、前記連結部に設けられ、前記回転軸の回転トルクを計測するトルク計と、前記ロールを前記回転軸と直交する方向に移動させる移動部と、前記トルク計が検出した回転トルクが基準トルク値より大きいときに前記駆動軸と前記回転軸とが偏心して連結されていると判断し、検出する前記回転トルクが前記基準トルク値内になるように、前記ロールを前記移動部によって移動させる制御部と、を有する偏心調整装置である。

【0008】

また、本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態の偏心調整装置を有した塗工装置であって、基台と、前記基台に取り付けられるユニット体と、を有し、前記ユニット体は、前記ロールと、前記第１移動部と、前記第２移動部と、前記ロールを走行するウエブに塗工液を塗工する塗工部と、を有し、前記基台には、前記駆動装置と前記連結部が設けられている、塗工装置である。

【発明の効果】

【0009】

ロールの回転軸の回転トルクが基準トルク値より大きいときに、駆動装置の駆動軸とロールの回転軸とが偏心していると判断できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態を示す塗工装置の側面図である。

【図2】塗工装置の平面図である。

【図3】バックアップロールとロールモータの関係を示す一部欠裁正面図である。

【図4】腕部と第１偏心カムの関係を示す第１の図である。

【図5】腕部と第１偏心カムの関係を示す第２の図である。

【図6】腕部と第１偏心カムの関係を示す第３の図である。

【図7】端面と第２偏心カムの関係を示す第１の図である。

【図8】端面と第２偏心カムの関係を示す第２の図である。

【図9】端面と第２偏心カムの関係を示す第３の図である。

【図10】塗工装置のブロック図である。

【図11】θ＝０°における回転トルクの状態を示すグラフである。

【図12】θ＝０．１９°における回転トルクの状態を示すグラフである。

【図13】θ＝０．２８°における回転トルクの変化状態を示すグラフである。

【図14】θ＝０．３８°における回転トルクの変化状態を示すグラフである。

【図15】θ＝０．４７°における回転トルクの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態の偏心検出装置、偏心調整装置及びそれを用いた塗工装置１０について図１～図１５を参照して説明する。

【0012】

（１）塗工装置１０
塗工装置１０について図１～図３を参照して説明する。塗工装置１０は、フィルム、布帛、紙、金属箔などの長尺状のウエブＷに塗工液を塗工する塗工装置である。ここで、塗工装置１０の位置と方向を表すために３軸の直交座標系を用い、前後方向がｘ軸方向、左右方向がｙ軸方向、上下方向がｚ軸方向とする。

【0013】

図１と図２に示すように、塗工装置１０は、基台１２と、基台１２まで前後方向に移動して取り付けられるユニット体１４とより構成されている。

【0014】

（２）基台１２
基台１２は、図１と図２に示すように、左右一対の脚部１５，１５を有し、この脚部１５，１５は水平な床に設置される。脚部１５，１５からは左右一対の壁体１６，１６が立設されている。左右一対の壁体１６，１６の上部の間には、４本の搬入ロール１８，２０，２２，２４が回転自在に左右方向（ｙ軸方向）に配されている。また、左右一対の壁体１６，１６の上部には、搬出ロール２６も回転自在に左右方向（ｙ軸方向）に配されている。

【0015】

４本の搬入ロール１８，２０，２２，２４と搬出ロール２６の下方において、左右一対の壁体１６，１６の後部には、図１に示すように、左右一対の取り付け凹部２８，２８が切り欠かれている。取り付け凹部２８の後部にある端面３０は上下方向（ｚ軸方向）に直線状に形成されている。

【0016】

左右一対の壁体１６，１６の上部には、図１に示すように、左右一対の腕部３２，３２が支点３４を中心に回転自在に設けられ、腕部３２の前端上方には、持ち上げ装置４０であるエアシリンダよりなる持ち上げ装置４０が上下方向に設けられている。腕部３２の後端は、壁体１６から突出し、取り付け凹部２８に囲まれた空間に位置している。腕部３２の後端上部には三角状の持ち上げ凹部３６が切り欠かれている。腕部３２の前端には、回転軸３８を介して持ち上げ装置４０であるエアシリンダのシリンダ部４２の下端が接続されている。この持ち上げ装置のシリンダ部４２が上下動することにより腕部３２が支点３４を介して回転し、腕部３２の持ち上げ凹部３６が上下動する。

【0017】

（３）ユニット体１４
次に、ユニット体１４について図１と図２を参照して説明する。

【0018】

ユニット体１４は、図１と図２に示すように、基台１２の左右一対の脚部１５，１５の間に前後方向（ｘ軸方向）に移動可能なようにコロとレール４５などの移動装置４４が、底部に設けられている。

【0019】

ユニット体１４の上面には、図１と図２に示すように、左右一対の支持部４６，４６が立設され、その間をバックアップロール４８が回転自在に左右方向（ｙ軸方向）取り付けられている。バックアップロール４８は、ロールモータ７０によって駆動する。

【0020】

ユニット体１４の上面であってバックアップロール４８の前方には、図１と図２に示すように、塗工液をウエブＷに塗工する塗工部であるダイ５０が水平に設けられている。ダイ５０は、バックアップロール４８に抱えられたウエブＷに塗工液を塗工する塗工位置と、塗工を停止しているときの退避位置に前後方向（ｘ軸方向）に移動可能となっている。

【0021】

ユニット体１４の左右両側面における上部には、図１と図２に示すように、左右一対の第１偏心カム５２，５２が設けられている。この第１偏心カム５２は、円板状であって、この円板の中心からずれた位置に第１カム軸５４が設けられている。第１カム軸５４は、第１カムモータ５６によって回転自在となっている。第１偏心カム５２が取り付けられている位置は、ユニット体１４の上部であって、かつ、ユニット体１４の前壁近傍であり、基台１２から突出している腕部３２の持ち上げ凹部３６に対応する位置に設けられている。

【0022】

ユニット体１４の左右両側部であって、ユニット体１４の下部で、かつ、前部付近には、図１に示すように、第２偏心カム５８が設けられている。この第２偏心カム５８は円板状であって、第２カム軸６０は、その円板の中心からずれた位置にある。第２カム軸６０は、第２カムモータ６２によって回転する。第２偏心カム５８は、その一部がユニット体１４の前面より突出し、壁体１６の端面３０に当接される。

【0023】

バックアップロール４８を回転自在に支持する左右一対の支持部４６，４６には、バックアップロール４８の左右一対のロール回転軸６４を回転自在に支持するベアリング６６が設けられている。

【0024】

図２と図３に示すように、一方のベアリング６６から突出したロール回転軸６４には、リジット型のカップリング装置６８が設けられている。また、バックアップロール４８を回転させるロールモータ７０と、ロールモータ７０の回転速度を減速させる減速装置７２は、基台１２に設けられている。減速装置７２から突出している駆動軸７４は、ロール回転軸６４と同一軸線上に配され、その先端にはリジット型のカップリング装置７６が設けられている。カップリング装置７６とカップリング装置６８の間には、トルク計７８が設けられている。なお、本実施形態では、ロールモータ７０と減速装置７２を合わせて駆動装置となる。

【0025】

（４）塗工装置１０の電気的構成
次に、塗工装置１０の電気的構成について図１０のブロック図を参照して説明する。

【0026】

塗工装置１０の制御部８０には、ロールモータ７０、トルク計７８、第１カムモータ５６、第２カムモータ６２、持ち上げ装置が接続されている。

【0027】

（５）回転トルクと偏心との関係
本実施形態における目的は、ロールモータ７０のロール回転軸６４と、駆動装置であるロールモータ７０と減速装置７２の駆動軸７４との偏心を検出することにある。そのため、本願の発明者は、駆動軸７４とロール回転軸６４とが偏心しているとどのような現象が起こっているかを実験し、ロール回転軸６４の回転トルクに注目した。すると、駆動軸７４の回転トルクが基準回転トルク内に納まっていない場合には、偏心していることを発見した。それを下記の実験で証明した。

【0028】

上記したように、ロール回転軸６４と駆動軸７４との間にトルク計７８を設け、意図的に偏心角θ°を変化させてロール回転軸６４の回転トルクを検出する実験を行った。この実験データを図１１～図１５に示す。図１１～図１５のグラフにおいて、縦軸がトルク計７８の回転トルク、横軸が時間（秒）であり、駆動軸７４の回転速度が１００ｒｐｍである。

【0029】

図１１は図３におけるθ＝０°の場合、図１２はθ＝０．１９°、 図１３はθ＝０．２８°、図１４はθ＝０．３８°、図１５はθ＝０．４７°である。

【0030】

この実験結果から明らかなように、ロール回転軸６４と駆動軸７４との偏心角θ°が大きくなればなるほど回転トルクが大きく振幅する。但し、偏心角θ°がトルク計７８の最大ねじれ角以上になるとその振幅は閾値を超えてしまい計測不能となる。

【0031】

発明者はこの発見に基づいて、偏心角θ°が、所定角度以上偏心しないようにするために、検出する回転トルクに閾値として基準トルク値を定めることとした。例えば、図１２に示すように基準トルク値＝０．１（Ｎ・ｍ）とすれば、検出した回転トルクが基準トルク値以下では偏心調整を行わず、それより大きくなれば偏心調整を行うこととした。次に偏心調整の方法について説明する。

【0032】

まず、ロールモータ７０、減速装置７２は、基台１２に完全に固定され、駆動軸７４はどの方向にも移動しないものとする。また、ロール回転軸６４は、軸方向（ｙ軸方向）に関しては移動がないものとする。そのため、偏心角θ°を調整するためには、ロール回転軸６４をｚ軸方向とｘ軸方向にそれぞれ移動させて、回転トルクが最小になるようにする必要がある。

【0033】

そのために制御部８０は、ｚ軸方向にユニット体１４を移動させ、バックアップロール４８のロール回転軸６４のｚ軸方向を調整する。ｚ軸方向については、図４～図５に示すように、制御部８０が腕部３２の持ち上げ凹部３６に載置されている第１偏心カム５２を第１カムモータ５６で回転させ、上に最大Ｌ１、下に最大Ｌ１の範囲内でユニット体１４を上下方向（ｚ軸方向）に移動させ、最も回転トルクが小さい位置になるように、第１偏心カム５２の回転をフィードバック制御する。

【0034】

次に、制御部８０は、ｘ軸方向にユニット体１４を移動させ、バックアップロール４８のロール回転軸６４のｘ軸方向を調整する。ｘ軸方向については、制御部８０が第２カムモータ６２によって端面３０に当接されている第２偏心カム５８を偏心回転させ、最初の基準距離をＬ０とした場合に、基台１２の端面３０に最大距離Ｌ０＋Ｌ２、最小距離Ｌ０－Ｌ２範囲内でユニット体１４を前後方向（ｘ軸方向）に移動させ、最も回転トルクが小さい位置になるように、第２偏心カム５８の回転をフィードバック制御する。

【0035】

これにより、ロール回転軸６４と駆動軸７４との偏心を少なくすることができる。

【0036】

（６）塗工装置１０の動作状態
塗工装置１０の動作状態について図１～図３を参照して説明する。

【0037】

まず、図１に示すように、基台１２の脚部１５を水平な床に載置する。

【0038】

次に、図２と図３に示すように、ユニット体１４を移動装置４４で取り付け凹部２８まで移動させる。

【0039】

次に、図１に示すように、左右一対の腕部３２で、取り付け凹部２８に載置されているユニット体１４の第１偏心カム５２をｚ軸方向に所定の高さまで持ち上げる。この場合に第２偏心カム５８が、壁体１６の端面３０に常に当接しているようにする。

【0040】

次に、図２と図３に示すように、カップリング装置６８とカップリング装置７６で駆動軸７４、トルク計７８、ロール回転軸６４をほぼ同一軸線上に連結する。

【0041】

次に、図３に示すように、上記したように偏心調整を第１偏心カム５２と第２偏心カム５８をそれぞれ回転させ、偏心角θ°が所定角度以内に納まるようにフィードバック制御する。

【0042】

次に、図１と図２に示すように、ウエブＷを搬入ロール１８、２０、２２、２４に通過させバックアップロール４８に抱き抱えるようにして架け渡し、搬出ロール２６から塗工装置１０の外に走行できるようにする。

【0043】

次に、図１に示すように、ダイ５０をバックアップロール４８のウエブＷに塗工間隔を空けて配置する。

【0044】

次に、図１と図２に示すように、バックアップロール４８をロールモータ７０で所定の搬送速度で搬送させつつ、ダイ５０から塗工液をウエブＷの表面に塗工する。

【0045】

（７）効果
本実施形態によれば、トルク計７８で計測している回転トルクから、駆動軸７４とロール回転軸６４との偏心角θ°を検出できる。

【0046】

また、装置の設置のとき、又は、設置後に定期的に偏心角θ°を検出し、その偏心角が所定角度内に納まるように第１偏心カム５２と第２偏心カム５８によってユニット体１４を移動させることにより、設置時、又は、経年変化による駆動軸７４とロール回転軸６４との偏心を少なくできる。

【変更例】

【0047】

上記実施形態では、ロールとしてバックアップロール４８で説明したが、モータで回転するロールであれば、塗工装置に用いられるものに限らず、他のロールでもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、塗工部としてダイを用いたがこれに代えてバックアップロール４８の近傍にグラビアコータ、又はリバースコータを用いてもよい。

【0049】

また、ユニット体１４を移動させる移動装置４４としては、コロ以外に油圧シリンダやその他の装置を用いてもよい。

【0050】

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】

【0051】

１０・・・塗工装置、１２・・・基台、１４・・・ユニット体、１６・・・壁体、２８・・・取り付け凹部、３０・・・端面、３２・・・腕部、３４・・・支点、３６・・・持ち上げ凹部、３８・・・回転軸、４０・・・持ち上げ装置、４８・・・バックアップロール、５０・・・ダイ、５２・・・第１偏心カム、５８・・・第２偏心カム、６４・・・ロール回転軸、６８・・・カップリング装置、７０・・・ロールモータ、７２・・・減速装置、７４・・・駆動軸、７６・・・カップリング装置、７８・・・トルク計、８０・・・制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】