特許 7451191 制御装置およびロール・ツー・ロール搬送システム

(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】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】制御装置およびロール・ツー・ロール搬送システム

(51)【国際特許分類】

   B65H 23/188 20060101AFI20240311BHJP

【ＦＩ】

B65H23/188

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020011869

(22)【出願日】2020-01-28

(65)【公開番号】P2021116178

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-08-10

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】平山 大介

【審査官】久米 伸一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９６２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２２９７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４６１２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｈ ２３／１８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェブに張力を付与するダンサローラと、前記ダンサローラの位置を検出するセンサと、を備えるロール・ツー・ロール搬送システムの制御装置であって、
前記センサの検出値を前記ダンサローラが第１位置にあることを示す第１検出値として記憶するための第１ボタンと、前記センサの検出値を前記ダンサローラが第２の位置にあることを示す第２検出値として記憶するための第２ボタンと、を含む画面を所定の表示部に表示させる表示制御部と、
前記第１ボタンの操作によって記憶された前記第１検出値および前記第２ボタンの操作によって記憶された前記第２検出値を用いた線形補間により、前記センサの検出値が示す前記ダンサローラの位置を特定するダンサ位置特定部と、を備え、
前記表示制御部は、前記ダンサ位置特定部により特定した前記ダンサローラの位置を前記所定の表示部に表示させることを特徴とする制御装置。

【請求項2】

ウェブに張力を付与するダンサローラと、前記ダンサローラに推力を付与するアクチュエータと、を備えるロール・ツー・ロール搬送システムの制御装置であって、
前記アクチュエータに加えられている操作量を前記ダンサローラに第１推力を付与するための第１操作量として記憶するための第１ボタンと、前記アクチュエータに加えられている操作量を前記ダンサローラに第２推力を付与するための第２操作量として記憶するための第２ボタンと、を含む画面を所定の表示部に表示させる表示制御部と、
前記第１ボタンの操作によって記憶された前記第１操作量および前記第２ボタンの操作によって記憶された前記第２操作量を用いた線形補間により、前記アクチュエータが前記ダンサローラに所望の推力を付与するための操作量を特定する操作量特定部と、を備え、
前記表示制御部は、前記アクチュエータに加えられる操作量を所定値だけ高くするためのＵｐボタンと、前記アクチュエータに加えられる操作量を所定値だけ低くするためのＤｏｗｎボタンと、を含む画面を所定の表示部に表示させることを特徴とする制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の制御装置を備えるロール・ツー・ロール搬送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロール・ツー・ロール搬送システムの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロール・ツー・ロール搬送システムでは、紙・フィルム・金属箔などの長尺物（ウェブ）をロールから巻き出し、ローラを経由して移動させ、その移動経路上でウェブに様々な加工を施す。一般にウェブは、移動経路上でたるまないよう、また加工がしやすいよう、生産条件として設定された張力が与えられた状態で搬送される。これを実現するために、ウェブ処理システムは、ダンサ機構または張力検出器を備え、ウェブの設定張力を維持するよう制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１７３５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ダンサ機構を使用するには事前に校正が必要である。この校正作業の負荷を軽減できるに越したことはない。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ダンサ機構の校正作業の負荷を軽減できる技術の提供にある。

【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制御装置は、ウェブに張力を付与するダンサローラと、ダンサローラの位置を検出するセンサと、を備えるロール・ツー・ロール搬送システムの制御装置であって、センサの検出値をダンサローラが第１位置にあることを示す第１検出値として記憶するための第１ボタンと、センサの検出値をダンサローラが第２の位置にあることを示す第２検出値として記憶するための第２ボタンと、を含む画面を所定の表示部に表示させる表示制御部と、第１検出値および第２検出値を用いて、センサの検出値が示すダンサローラの位置を特定する位置特定部と、を備える。

【0007】

本発明の別の態様もまた、制御装置である。この装置は、ウェブに張力を付与するダンサローラと、ダンサローラに推力を付与するアクチュエータと、を備えるロール・ツー・ロール搬送システムの制御装置であって、アクチュエータに加えられている操作量をダンサローラに第１推力を付与するための第１操作量として記憶するための第１ボタンと、アクチュエータに加えられている操作量をダンサローラに第１推力を付与するための第２操作量として記憶するための第１ボタンと、を含む画面を所定の表示部に表示させる表示制御部と、第１操作量および第２操作量を用いて、アクチュエータがダンサローラに所望の推力を付与するための操作量を特定する操作量特定部と、を備える。

【0008】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ダンサ機構の校正作業の負荷を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係るロール・ツー・ロール搬送システムの構成を示す模式図である。

【図2】図１の制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】図２の表示制御部が表示するセンサ校正画面を示す図である。

【図4】図２の表示制御部が表示するアクチュエータ校正画面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、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、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0012】

図１は、実施の形態に係るロール・ツー・ロール搬送システム（以下、単に搬送システムという）２の構成を示す模式図である。搬送システム２は、ウェブ４を巻き出す巻き出しユニット１０と、巻き出されたウェブ４を搬送する第１フィードユニット１４、第２フィードユニット１６および第３フィードユニット１８と、ウェブ４を巻き取る巻き取りユニット１２と、それらを制御する制御装置１１と、を備える。

【0013】

ウェブ４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。ウェブ４には移動経路上で所定の処理が施される。所定の処理は、例えば印刷加工、延伸加工、成形加工、コーティング加工、ラミネート加工、スリット加工などの加工処理であってもよく、あるいはまた大型の巻き出しロールから複数の小型の巻き取りロールへウェブ４を巻き取る処理であってもよい。ウェブ４は、移動経路上でたるまないよう、また加工がしやすいよう、生産条件として設定された張力が与えられた状態で搬送される。

【0014】

巻き出しユニット１０は、巻き出しロール２０と、ギア２２と、モータ２４と、張力検出器２６と、を含む。モータ２４は、ギア２２を介して巻き出しロール２０を回転させる。巻き出しロール２０は、そこから巻き出されるウェブ４に巻き出しロール２０の回転数および直径に応じた速さを与える。

【0015】

張力検出器２６は、巻き出しロール２０から巻き出されたウェブ４、すなわち巻き出しロール２０とフィードローラ３０（後述）との間のウェブ４の張力を検出可能に構成される。制御装置１１は、巻き出しロール２０とフィードローラ３０との間のウェブ４の張力が所定の目標値に維持されるよう、モータ２４の速度、ひいてはモータ２４とモータ３４（後述）との速度差を制御する。

【0016】

第１フィードユニット１４は、フィードローラ３０と、ギア３２と、モータ３４と、ダンサ機構３６と、を含む。モータ３４は、ギア３２を介してフィードローラ３０を回転させる。フィードローラ３０は、その回転数および直径に応じた速さをウェブ４に与える。

【0017】

ダンサ機構３６は、フィードローラ３０よりも、ウェブ４の移動経路における下流側に設けられる。ダンサ機構３６は、ダンサローラ７０と、アクチュエータ７２と、センサ７６と、を含む。ダンサローラ７０は、特に限定しないが、本実施の形態では上下方向に移動可能に支持される。アクチュエータ７２はダンサローラ７０に推力を付与する。本実施の形態のアクチュエータ７２は、ダンサローラ７０に接続されるロッド７４を有し、ロッド７４を介してダンサローラ７０に推力を付与する。推力を受けたダンサローラ７０はウェブ４を押圧する。これにより、ウェブ４に張力が付与される。制御装置１１は、フィードローラ３０とフィードローラ４０との間のウェブ４の張力を所定の目標値に維持するよう、アクチュエータ７２を制御する。

【0018】

センサ７６は、ダンサローラ７０の位置を検出する。本実施の形態のセンサ７６は、ロッド７４の位置を検出することで、ダンサローラ７０の位置を検出する。センサ７６は、ダンサローラ７０の位置を示す検出値を所定の周期で制御装置１１に出力する。

【0019】

第２フィードユニット１６は、フィードローラ４０と、ギア４２と、モータ４４と、を含む。モータ４４は、ギア４２を介してフィードローラ４０を回転させる。フィードローラ４０は、その回転数および直径に応じた速さをウェブ４に与える。この例では、第２フィードユニット１６は速度基準となるユニットである。したがって、制御装置１１は、モータ４４ひいてはフィードローラ４０を、一定の基準速度で回転させる。

【0020】

第３フィードユニット１８は、フィードローラ５０と、ギア５２と、モータ５４と、張力検出器５６と、を含む。モータ５４は、ギア５２を介してフィードローラ５０を回転させる。フィードローラ５０は、その回転数および直径に応じた速さをウェブ４に与える。張力検出器５６は、フィードローラ４０とフィードローラ５０との間のウェブ４の張力を検出可能に構成される。制御装置１１は、フィードローラ４０とフィードローラ５０との間のウェブ４の張力が所定の目標値に維持されるよう、モータ５４の速度、ひいてはモータ５４とモータ４４との速度差を制御する。

【0021】

巻き取りユニット１２は、巻き取りロール６０と、ギア６２と、モータ６４と、張力検出器６６と、を含む張力検出器６６は、張力検出器６６は、フィードローラ５０と巻き取りロール６０との間のウェブ４の張力を検出可能に構成される。モータ６４は、ギア６２を介して巻き取りロール６０を回転させる。巻き取りロール６０はウェブ４を巻き取る。制御装置１１は、フィードローラ５０と巻き取りロール６０との間のウェブ４の張力が所定の目標値に維持されるよう、モータ６４の速度、ひいてはモータ６４とモータ５４との速度差を制御する。

【0022】

図２は、制御装置１１の機能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。

【0023】

制御装置１１は、表示制御部１０２と、校正支援部１０４と、ユニット制御部１０６と、ダンサ位置特定部１０８と、操作量特定部１１０と、記憶部１１２と、を備える。記憶部１１２は、各部により参照、更新されるデータを記憶する。表示制御部１０２は、所定の表示部に各種の画面を表示させる。表示制御部１０２は、たとえば、後述するセンサ校正画面やアクチュエータ校正画面を表示させる。

【0024】

校正支援部１０４は、センサ７６およびアクチュエータ７２の校正を支援する。ダンサ位置特定部１０８は、センサ７６からの検出値に基づいてダンサローラ７０の位置を所定の周期で特定する。操作量特定部１１０は、アクチュエータ７２がダンサローラ７０に所望の推力を付与するための操作量を特定する。校正支援部１０４、ダンサ位置特定部１０８および操作量特定部１１０の詳細については後述する。

【0025】

ユニット制御部１０６は、巻き出しユニット１０、巻き取りユニット１２、第１フィードユニット１４、第２フィードユニット１６および第３フィードユニット１８を制御する。具体的には、ユニット制御部１０６は、ウェブ４の張力が所定の目標値となるよう、各ユニットのモータ２４，３４，４４，５４，６４およびダンサ機構３６を制御する。ユニット制御部１０６は特に、ダンサ位置特定部１０８が特定するダンサローラ７０の位置や操作量特定部１１０が特定する操作量を用いて、アクチュエータ７２を制御する。

【0026】

図３は、表示制御部１０２が所定の表示部に表示するダンサ位置校正画面を示す図である。検出値表示欄１２６には、センサ７６からの最新の検出値（この例では電圧値）が表示される。

【0027】

ユーザは、ダンサローラ７０を＋１００％位置に移動させた状態で、第１セットボタン１２０をクリックする。すると校正支援部１０４は、このときのセンサ７６からの最新の検出値（この例では電圧値）を、ダンサローラ７０が＋１００％位置にあることを示す第１検出値として記憶部１１２に記憶させる。「＋１００％位置」は、ウェブ４の経路が最も短くなるダンサローラ７０の位置であって、図１の例ではダンサローラ７０のストローク範囲における上端位置である。

【0028】

またユーザは、ダンサローラ７０を－１００％位置に移動させた状態で、第２セットボタン１２２をクリックする。すると校正支援部１０４は、このときのセンサ７６からの最新の検出値を、ダンサローラ７０が－１００％位置にあることを示す第２検出値として記憶部１１２に記憶させる。「－１００％位置」は、ウェブ４の経路が最も長くなるダンサローラ７０の位置であって、図１の例ではダンサローラ７０のストローク範囲における下端位置である。

【0029】

ダンサ位置特定部１０８は、第１検出値および第２検出値を用いた線形補間により、センサ７６の検出値が示すダンサローラ７０の位置を特定する。

【0030】

ダンサ位置表示欄１２４には、第１検出値および第２検出値を用いた線形補間によってセンサの検出値から特定されるダンサローラ７０の位置が表示される。ユーザは、たとえば、ダンサローラ７０を０％位置（ストローク範囲の中間位置）付近に移動させ、ダンサ位置表示欄１２４の表示が０％に近い値になっているか確認する。これにより、センサ７６が正しく校正されたか確認できる。

【0031】

図４は、表示制御部１０２が所定の表示部に表示するダンサ推力校正画面を示す図である。第１推力入力欄１３０には、推力を入力する。以下、第１推力入力欄１３０に入力される推力を第１推力と呼ぶ。第１推力には、ダンサローラ７０がウェブ４に付与可能な範囲内の推力であって、付与予定の推力以上の推力を採用する。第１推力は、付与可能な最大推力、すなわちダンサ機構３６の仕様上の最大推力であってもよい。

【0032】

第１セットボタン１３２をクリックすると、校正支援部１０４は、所定の計算式に基づいて、第１推力を付与するためのアクチュエータ７２の操作量（この例では駆動電圧）を計算する。校正支援部１０４は、計算された操作量を操作量表示欄１４６に表示するとともに、その操作量でアクチュエータ７２を駆動する。

【0033】

第１推力より低い推力がダンサローラ７０に付与されている場合、Ｕｐボタン１４８をクリックする。すると、校正支援部１０４は、操作量表示欄１４６に表示される操作量を所定値だけ高くするとともに、高くした操作量でアクチュエータ７２を駆動する。

【0034】

第１推力より高い推力がダンサローラ７０に付与されている場合、Ｄｏｗｎボタン１５０をクリックする。すると、校正支援部１０４は、操作量表示欄１４６に表示される操作量を所定値だけ低くするとともに、低くした操作量でアクチュエータ７２を駆動する。

【0035】

ユーザは、第１推力がダンサローラ７０に実際に付与されるまで、Ｕｐボタン１４８および／またはＤｏｗｎボタン１５０をクリックする。

【0036】

第１推力がダンサローラ７０に実際に付与されている場合、第１セーブボタン１３６をクリックする。すると、校正支援部１０４は、このときの操作量を、ダンサローラ７０に第１推力を付与するための第１操作量として記憶部に記憶させるとともに、第１操作量表示欄１３４に表示する。

【0037】

第１推力がダンサローラ７０に実際に付与されているか否かは、たとえば、張力検出器を設置して判断してもよい。また、たとえば、錘などを用いて第１推力と同じ荷重をダンサローラ７０にかけ、ダンサローラ７０が０％位置で釣り合っているか否かによって判断してもよい。

【0038】

第２推力入力欄１３８には、第１推力よりも低い推力を入力する。以下、第２推力入力欄１３８に入力される推力を第２推力と呼ぶ。第２推力には、ダンサローラ７０がウェブ４に付与可能な範囲内の推力であって、付与予定の推力以下の推力を採用する。第２推力は、付与可能な最低推力、すなわちダンサ機構３６の仕様上の最低推力であってもよい。

【0039】

第２セットボタン１４０をクリックすると、上述の計算式に基づいて、第２推力を付与するためのアクチュエータ７２の操作量を計算する。校正支援部１０４は、計算された操作量を操作量表示欄１４６に表示するとともに、その操作量でアクチュエータ７２を駆動する。

【0040】

第２推力がダンサローラ７０に付与されていない場合、第１推力の場合と同様に、第２推力がダンサローラ７０に実際に付与されるまで、Ｕｐボタン１４８および／またはＤｏｗｎボタン１５０をクリックする。

【0041】

第２推力がダンサローラ７０に実際に付与されている場合、第２セーブボタン１４４をクリックする。すると、校正支援部１０４は、このときの操作量を、ダンサローラ７０に第２推力を付与するための第２操作量として記憶部に記憶させるとともに、第２操作量表示欄１４２に表示する。

【0042】

第１推力がダンサローラ７０に実際に付与されているか否かは、第１推力の場合と同様に判断すればよい。

【0043】

操作量特定部１１０は、第１操作量および第２操作量を用いた線形補間により、アクチュエータ７２がダンサローラ７０に所望の推力を付与するための操作量を特定する。

【0044】

以上説明した制御装置１１によれば、画面上のボタン操作によって第１検出値および第２検出値が記憶され、それらに基づいてセンサ７６の検出値が示すダンサローラ７０の位置が自動で特定される。これにより、ユーザの負荷が軽減する。

【0045】

また、制御装置１１によれば、画面上のボタン操作によって、第１操作量および第２操作量が記憶され、それらに基づいて、ダンサローラ７０に所望の推力を付与するための操作量が自動で特定される。これにより、ユーザの負荷が軽減する。

【0046】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。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み合わ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。

【符号の説明】

【0047】

２ ロール・ツー・ロール搬送システム、 ４ ウェブ、 １１ 制御装置、 １０２ 表示制御部、 １０６ ユニット制御部、 １０８ ダンサ位置特定部、 １１０ 操作量特定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】