特許 7569553 巻枠へのシート状製品の巻取り装置

(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】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】巻枠へのシート状製品の巻取り装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 18/10 20060101AFI20241010BHJP

   B65H 23/195 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

B65H18/10

B65H23/195

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021015576

(22)【出願日】2021-02-03

(65)【公開番号】P2022118821

(43)【公開日】2022-08-16

【審査請求日】2024-01-09

(73)【特許権者】

【識別番号】502444652

【氏名又は名称】株式会社アイムエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100088948

【弁理士】

【氏名又は名称】間宮 武雄

(72)【発明者】

【氏名】宮本 正次

(72)【発明者】

【氏名】宮本 俊一

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２０９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７９１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－７８０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｈ １８／１０

Ｂ６５Ｈ ２３／１９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸心線が水平方向となるように保持された巻枠に巻き取られるシート状製品のロール状物の上部に配設され、ロール状物に上方から当接してそのロール状物との間に送入されるシート状製品をロール状物に押し付ける押えローラと、
この押えローラを回転自在に支持し前記ロール状物の軸心線と平行に保持する桿状保持部材と、
この桿状保持部材の側方にその桿状保持部材と平行に配設され回転自在に保持された駆動軸と、
鉛直面内に配設され、各一端部に前記桿状保持部材の両端部がそれぞれ支持され各他端部に前記駆動軸がそれぞれ固着された一対の揺動部材と、
前記駆動軸に連接され、駆動軸を回動させてその駆動軸を中心として前記一対の揺動部材ならびに前記桿状保持部材および前記押えローラを一体的に上下方向に揺動させ、押えローラを所定の接圧で前記ロール状物に押し付ける揺動駆動機構と、
を備え、巻枠を回転させてその巻枠にシート状製品を巻き取るようにした、巻枠へのシート状製品の巻取り装置において、
前記揺動駆動機構の作動により前記押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量を検出する負荷検出手段と、
前記巻枠に漸次巻き取られていくシート状製品のロール状物における巻き径の変化を検出する巻き径検出手段と、
この巻き径検出手段の検出結果に基づいて、前記押えローラの荷重によってその押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量の変化を算出し、この算出された変化する負荷量を、前記負荷検出手段により検出された負荷量に加算して、実際の接圧に対応する負荷量を算出する演算手段と、
この演算手段によって演算された実際の接圧に対応する負荷量に基づいて、設定された接圧で前記押えローラによりシート状製品をロール状物に押し付けるように前記揺動駆動機構をフィードバック制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【請求項2】

前記桿状保持部材は、
両端部が前記一対の揺動部材に支持された保持軸と、この保持軸にその軸線方向に並列し取着された複数対のブラケットとを備えて構成され、
前記押えローラは、
前記各一対のブラケットにそれぞれ回転自在に軸着され前記保持軸の軸線方向に沿って並列した複数個のローラユニットで構成されされた請求項１に記載の、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【請求項3】

シート状製品が複数条の細帯状製品からなり、前記押えローラの各ローラユニットが各細帯状製品にそれぞれ対応するように配設され、複数条の細帯状製品が複数個の巻枠に同時に巻き取られるようにした請求項２に記載の、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【請求項4】

前記揺動駆動機構は、
エアーシリンダと、このエアーシリンダのピストン軸の先端部に回動自在に一端部が軸着され他端部が前記駆動軸に固着されてその駆動軸をクランク軸としたクランクとで構成された請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【請求項5】

前記負荷検出手段は、
前記揺動部材と前記桿状保持部材との間に介装されたロードセルと、このロードセルから出力される電圧信号を増幅する増幅器とで構成され、
この負荷検出手段により、
前記揺動駆動機構によって前記押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量に、シート状製品の巻取り張力によって前記押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量を加算した負荷量が検出される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【請求項6】

前記巻き径検出手段は、
前記駆動軸にその駆動軸と同心的に固着された駆動側歯車と、この駆動側歯車に噛合した被動歯車を有し駆動側歯車と一体的に前記駆動軸、前記揺動部材および前記桿状保持部材を介し駆動軸を中心として揺動する前記押えローラの角度位置を検出するポテンショメータとで構成された請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の、巻枠へのシート状製品の巻取り装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、長尺帯状のプラスチックフィルム、紙、不織布、金属箔などの各種シート状製品（ウェブ）を、巻心となる巻枠（コア）に巻き取る作業において使用されるシート状製品の巻取り装置に関する。

【背景技術】

【0002】

長尺帯状のプラスチックフィルム、紙、不織布、金属箔などを巻枠に巻き取るシート状製品の巻取り装置の１例として、図９に概略構成を模式的に示すような装置が使用される。図９に示した装置において、メインローラ１とニップローラ２により図示しない原材料供給部から引き出された幅広の長尺帯状シート状物、例えばフィルムＦは、細断用スリッタ部３へ送給され、上刃３ａと下刃３ｂによりフィルム走行方向に沿った複数条の細帯状フィルムＦ１、Ｆ２に切断される。フィルム走行方向に沿って複数条に切断されたフィルムＦ１、Ｆ２は、半数条ずつ（例えばフィルムＦを２０条の細帯状フィルムに切断した場合は１０条ずつ）の細帯状フィルムに成形された状態で、細断用スリット部３から上・下方向に分かたれて送り出される。このときの細帯状フィルムＦ１、Ｆ２は、細帯状フィルムの幅寸法に相当する間隔をあけて幅方向に並列した態様であり、上・下方向に分かれた複数条の細帯状フィルムＦ１、Ｆ２は、複数のガイドローラ４ａ、４ｂにより巻取りロール部５ａ、５ｂにそれぞれ案内される。巻取りロール部５ａ、５ｂでは、回転駆動される巻軸に保持され巻軸と一体的に回転する複数の巻枠６ａ、６ｂに複数条の細帯状フィルムＦ１、Ｆ２がロール状に巻き取られていく。この際に、巻き取られる細帯状フィルムＦ１、Ｆ２のフィルム層間に空気が巻き込まれると、ロール状に巻かれたシート状製品の品質に大きな悪影響を及ぼすことになる。このフィルム層間への空気の巻込みを防止するため、シート状製品のロール状物７ａ、７ｂの上部に、ロール状物７ａ、７ｂに上方から当接してそのロール状物７ａ、７ｂとの間に送入される細帯状フィルムＦ１、Ｆ２をロール状物７ａ、７ｂに押し付ける押えローラ（タッチローラ）８ａ、８ｂが配設されている。押えローラ８ａ、８ｂは、揺動部材９ａ、９ｂに保持され回転自在に支持されている。そして、エアーシリンダ等の駆動手段によって揺動部材９ａ、９ｂを、点Ｏを中心として揺動させ、押えローラ８ａ、８ｂを上下方向に移動させることにより、押えローラ８ａ、８ｂを所定の接圧（タッチ圧）でロール状物７ａ、７ｂに押し付けるように構成されている。なお、これらの押えローラ、その揺動機構や揺動駆動機構の具体的構成については後述するので、ここでは詳しい説明を省略する。

【0003】

上記したような巻取り装置を使用して各種のシート状製品、例えば細帯状フィルムを巻枠に巻き取る場合において、ロール状フィルム製品の品質向上のためには、フィルムを適正な張力で巻き取るとともに、ロール状物に対する押えローラの接圧を適正に調節することが極めて重要な要素となる。ロール状物に対する押えローラの接圧を適正に保つことを目的とした巻取り装置として、ロール状物（巻取りロール）を押えローラに対し相対的に接触方向に移動可能に支持するとともにシリンダによって接触方向に付勢し、ロール状物と押えローラ間の接圧を電気的に検出する荷重検出器を設け、荷重検出器の接圧検出信号に応答してシリンダをフィードバック制御するようにし、さらに、シート状物の巻き径を検出するポテンショメータを設け、巻き径に応じて接圧が変化するように設定した装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0004】

また、巻枠（ボビン）を保持する巻軸（ホルダー）を機台に片持支持するとともに、押えローラを支承する枠体をロール状物（糸条パッケージ）の上方に配置して機台に揺動可能に枢支し、枠体を昇降させる昇降手段、および、押えローラとロール状物間の接圧を検出する接圧検知手段を設け、接圧検出手段の測定値に基き接圧を適正にするように昇降手段を昇降させるようにした巻取り装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５９－１４９２５４号公報（第２－３頁、第２図、第５図）

【文献】特開２００２－１０４７３４号公報（第２－３頁、図１、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図９に示したように、シート状製品のロール状物７ａ、７ｂの上部に、揺動部材９ａ、９ｂに保持された押えローラ８ａ、８ｂを配設し、駆動手段、例えばエアーシリンダによって揺動部材９ａ、９ｂを揺動させて押えローラ８ａ、８ｂを上下方向に移動させることにより、押えローラ８ａ、８ｂを所定の接圧でロール状物７ａ、７ｂに押し付けるように構成された巻取り装置においては、エアーシリンダによって揺動部材９ａ、９ｂに負荷される荷重をロードセルによって検出し、この検出値に基づいて、揺動部材９ａ、９ｂに保持された押えローラ８ａ、８ｂとロール状物７ａ、７ｂ間の接圧が適正となるようにエアーシリンダをフィードバック制御する、といったことが従来から行われている。ところが、押えローラ８ａ、８ｂには重量があり、また、その重量は押えローラの種類や数によって変化する。このため、ロール状物７ａ、７ｂの外周面には、押えローラ８ａ、８ｂの回転力（力のモーメント）による圧力が作用することになり、また、その回転力は、押えローラ８ａ、８ｂとロール状物７ａ、７ｂとの接触位置、すなわち、ロール状物７ａ、７ｂの巻き径の変化によって漸次変化することになる。したがって、エアーシリンダによって揺動部材９ａ、９ｂに負荷される荷重をロードセルによって検出し、この検出値に基づいてエアーシリンダをフィードバック制御するだけでは、押えローラ８ａ、８ｂとロール状物７ａ、７ｂ間の接圧を適正に調節することはできない。また、押えローラ８ａ、８ｂの回転力によってロール状物７ａ、７ｂの外周面に作用する圧力分をロードセルの検出値から単純に差し引くだけでは、接圧を適正に制御することはできない、といった問題点がある。

【0007】

特許文献１に開示されたシート状製品の巻取り装置は、押えローラがロール状物の側方や下方に配置され、シート状物の巻軸に接触するように取り付けられた荷重検出器や押えローラを支持するクランクに接触するように取り付けられた荷重検出器によりロール状物と押えローラ間の接圧を測定する構成であり、ポテンショメータによって検出されるシート状物の巻き径に応じて接圧が変化するように制御するようにしているが、上記した問題点について特許文献１には全く言及が無い。

【0008】

また、特許文献２に開示された巻取り装置は、枠体に支承された押えローラが、昇降手段によって枠体を昇降させることによりロール状物に対して上下方向へ直線的に移動し、昇降手段と直列に設けられた接圧検知手段によりロール状物と押えローラ間の接圧を測定する構成であり、シート状物の巻き径が拡大するに従って押えローラを上昇させ、接圧を予め設定された設定値に制御するようにしているが、上記した問題点については特許文献２にも何ら言及されていない。

【0009】

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、巻枠に巻き取られるシート状製品のロール状物の上部に押えローラを配設し、その押えローラを揺動部材に保持し、駆動手段により揺動部材を揺動させて押えローラを上下方向に移動させることにより、押えローラを所定の接圧でロール状物に押し付けるようにした構成を有するシート状製品の巻取り装置において、押えローラの重量やロール状物の巻き径の変化に影響されることなく、押えローラとロール状物間の接圧を常に適正に制御することができる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】

【0010】

この発明では、上記課題を達成する手段として、駆動機構によって押えローラからシート状製品のロール状物に付与される接圧分の負荷量を検出し、その負荷量に、押えローラの荷重によってその押えローラからロール状物に付与される接圧分の負荷量を加算して、実際の接圧に対応する負荷量を算出し、その算出された負荷量に基づいて、設定された接圧でシート状製品の巻取りが行われるように駆動機構をフィードバック制御するようにし、この場合において、押えローラの荷重によってロール状物に付与される接圧分の負荷量は、ロール状物の巻き径に応じて変化するので、ロール状物の巻き径の変化を検出し、その時々の巻き径における前記負荷量を算出するようにした。
すなわち、請求項１に係る発明は、軸心線が水平方向となるように保持された巻枠に巻き取られるシート状製品のロール状物の上部に配設され、ロール状物に上方から当接してそのロール状物との間に送入されるシート状製品をロール状物に押し付ける押えローラと、この押えローラを回転自在に支持し前記ロール状物の軸心線と平行に保持する桿状保持部材と、この桿状保持部材の側方にその桿状保持部材と平行に配設され回転自在に保持された駆動軸と、鉛直面内に配設され、各一端部に前記桿状保持部材の両端部がそれぞれ支持され各他端部に前記駆動軸がそれぞれ固着された一対の揺動部材と、前記駆動軸に連接され、駆動軸を回動させてその駆動軸を中心として前記一対の揺動部材ならびに前記桿状保持部材および前記押えローラを一体的に上下方向に揺動させ、押えローラを所定の接圧で前記ロール状物に押し付ける揺動駆動機構と、を備えた、巻枠へのシート状製品の巻取り装置において、前記揺動駆動機構の作動により前記押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量を検出する負荷検出手段と、前記巻枠に漸次巻き取られていくシート状製品のロール状物における巻き径の変化を検出する巻き径検出手段と、この巻き径検出手段の検出結果に基づいて、前記押えローラの荷重によってその押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量の変化を算出し、この算出された変化する負荷量を、前記負荷検出手段により検出された負荷量に加算して、実際の接圧に対応する負荷量を算出する演算手段と、この演算手段によって演算された実際の接圧に対応する負荷量に基づいて、設定された接圧で前記押えローラによりシート状製品をロール状物に押し付けるように前記揺動駆動機構をフィードバック制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【0011】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の巻取り装置において、両端部が一対の揺動部材に支持された保持軸と、この保持軸にその軸線方向に並列し取着された複数対のブラケットとを備えて上記桿状保持部材を構成し、前記各一対のブラケットにそれぞれ回転自在に軸着され前記保持軸の軸線方向に沿って並列した複数個のローラユニットで上記押えローラを構成したことを特徴とする。

【0012】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の巻取り装置において、シート状製品が複数条の細帯状製品からなり、上記押えローラの各ローラユニットを各細帯状製品にそれぞれ対応するように配設し、複数条の細帯状製品が複数個の巻枠に同時に巻き取られるようにしたことを特徴とする。

【0013】

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の巻取り装置において、エアーシリンダと、このエアーシリンダのピストン軸の先端部に回動自在に一端部が軸着され他端部が駆動軸に固着されてその駆動軸をクランク軸としたクランクとで上記揺動駆動機構を構成したことを特徴とする。

【0014】

請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の巻取り装置において、揺動部材と桿状保持部材との間に介装されたロードセルと、このロードセルから出力される電圧信号を増幅する増幅器とで上記負荷検出手段を構成し、この負荷検出手段によって検出される負荷量は、揺動駆動機構によって押えローラからロール状物に付与される接圧分の負荷量に、シート状製品の巻取り張力によって前記押えローラから前記ロール状物に付与される接圧分の負荷量を加算した負荷量であることを特徴とする。

【0015】

請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の巻取り装置において、駆動軸にその駆動軸と同心的に固着された駆動側歯車と、この駆動側歯車に噛合した被動歯車を有し駆動側歯車と一体的に前記駆動軸、揺動部材および桿状保持部材を介し駆動軸を中心として揺動する押えローラの角度位置を検出するポテンショメータとで上記巻き径検出手段を構成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に係る発明のシート状製品の巻取り装置においては、負荷検出手段により、揺動駆動機構によって押えローラからロール状物に付与される接圧分の負荷量が検出され、巻き径検出手段により、巻枠に漸次巻き取られていくシート状製品のロール状物における巻き径が順次検出される。そして、演算手段により、巻き径検出手段の検出結果に基づいて、押えローラの荷重によりロール状物に付与される接圧分の負荷量が算出されるとともに、巻き径検出手段の検出結果を受けて算出された接圧分の負荷量を、負荷検出手段によって検出された負荷量に加算して、実際の接圧に対応する負荷量が算出される。この演算手段によって演算された負荷量に基づいて制御手段により、設定された接圧で押えローラによりシート状製品をロール状物に押し付けるように揺動駆動機構がフィードバック制御される。
したがって、この発明に係る巻取り装置を使用すると、押えローラの重量やロール状物の巻き径の変化に影響されることなく、押えローラとロール状物間の接圧を常に適正に制御することができる。

【0017】

請求項２に係る発明の巻取り装置では、桿状保持部材の保持軸の軸線方向に沿って並列した複数個のローラユニットで構成された押えローラによりシート状製品がロール状物に押し付けられる。したがって、例えば請求項３に係る発明の巻取り装置のように、シート状製品が複数条の細帯状製品からなる場合に、押えローラの各ローラユニットにより各細帯状製品がそれぞれロール状物に押し付けられ、複数条の細帯状製品が複数個の巻枠に同時に巻き取られる。

【0018】

請求項４に係る発明の巻取り装置では、エアーシリンダを作動させることにより、ピストン軸に連接したクランクを介して駆動軸が回動させられ、一対の揺動部材が駆動軸を中心として揺動し、桿状保持部材を介して押えローラが一体的に上下方向に揺動させられ、押えローラによりシート状製品がロール状物に押し付けられる。

【0019】

請求項５に係る発明の巻取り装置では、ロードセルにより、揺動駆動機構によって押えローラからロール状物に付与される接圧分の負荷量が検出される。ここで、シート状製品の巻取り張力は、接圧が増加する方向に働き、押えローラがシート状製品をロール状物に押し付ける接圧の一部として作用する。この巻取り張力に起因する接圧分は、押えローラから桿状保持部材を介して、揺動部材と桿状保持部材との間に介装されたロードセルに負荷される。そして、ロードセルでは、揺動駆動機構の作動による接圧分の負荷量に巻取り張力による接圧分の負荷量を加算した負荷量が検出されることになる。このように、ロードセルでは巻取り張力による接圧分を含めた接圧分の負荷量が検出され、その検出信号（および押えローラの荷重による接圧分の負荷量）に基づいて接圧の制御が行われるので、シート状製品の巻取り張力を変化させても、巻取り張力の変化は接圧の制御に何ら影響しない。

【0020】

請求項６に係る発明の巻取り装置では、ポテンショメータによって押えローラの角度位置が検出され、その検出結果に基づいて、押えローラの荷重によりロール状物に付与される接圧分の負荷量が算出される。これにより、請求項１に係る発明による上記効果が確実に奏される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明に係る巻枠へのシート状製品の巻取り装置の構成の１例を示す平面図である。

【図2】図１に示した巻取り装置の要部の構成を示す側面図である。

【図3】図１に示した巻取り装置の構成要素の１つであるローラユニットの構成を、図１のＡ－Ａ矢視方向で示す拡大側面図である。

【図4】図１に示した巻取り装置の構成要素の１つであるローラユニットの構成を、一部断面で示す拡大平面図である。

【図5】図１に示した巻取り装置において、押えローラがシート状製品のロール状物に当接している状態で押えローラの荷重によりロール状物に付与される接圧分の負荷量を算出する方法を説明するための要部側面図である。

【図6】図１に示した巻取り装置において、装置の構成要素である押えローラがシート状製品のロール状物に当接していない状態で押えローラの荷重をロードセルの検出値から算出する方法を説明するための要部側面図である。

【図7-1】図５と同じく要部側面図であって、ロール状物の巻き径が小さいときの圧力を説明するための図である。

【図7-2】図５と同じく要部側面図であって、ロール状物の巻き径が大きいときの圧力を説明するための図である。

【図8】図１に示した巻取り装置の要部の構成を側面図で示すと共に制御系の概略構成をブロック図で示す図である。

【図9】巻枠へのシート状製品の巻取り装置の１例として概略構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
この発明に係る巻枠へのシート状製品の巻取り装置は、巻軸に保持された巻枠に長尺帯状のプラスチックフィルム、紙、不織布、金属箔などのシート状製品を巻き取るものであるが、以下では、図９に示したように複数条の細帯状フィルムがその幅寸法に相当する間隔をあけて幅方向に並列したシート状製品を例にとって、複数条の細帯状フィルム（以下、単に「フィルム」という）を複数個の巻枠に同時に巻き取るようにする装置について説明する。

【0023】

この巻取り装置の構成の１例を図１および図２に示すように、フィルムＦは巻枠１０にロール状に巻き取られていき、フィルムＦのロール状物１２の上部に、複数のローラユニット１４からなる押えローラが配設されている。押えローラの各ローラユニット１４は、ロール状物１２に上方から当接してそのロール状物１２との間に送入されるフィルムＦをロール状物１２に所定の接圧で押し付けるように機能する。各ローラユニット１４は、細帯状の各フィルムＦにそれぞれ対応するように配置されており、巻軸の軸線方向に並列して保持された複数個の巻枠１０に複数条のフィルムＦが同時に巻き取られる。巻軸および巻枠１０は、軸心線が水平方向となるように保持されている。巻軸および巻軸への巻枠の着脱機構については、図示および説明を省略する。

【0024】

押えローラの複数のローラユニット１４（以下、「押えローラ１４」として説明）は、桿状保持部材１６にロール状物１２の軸心線と平行に保持されている。桿状保持部材１６は、ロール状物１２の軸心線と平行に配設された保持軸１８、および、保持軸１８にその軸線方向に並列し取着された複数対のブラケット２０を備えて構成されている。図３および図４に示すように、保持軸１８にはキー溝２２が形設されており、キー２４を介してボス２６が保持軸１８に回り止めされて取着されている。ボス２６にはねじ孔２８が形成されており、また、ボス２６の外周面に、断面長円形の貫通孔３２が形設された円筒部材３０が摺接可能に嵌挿されているとともに、円筒部材３０に隣接してブラケット２０の基部側が摺接可能に嵌挿されており、円筒部材３０にブラケット２０がボルト３３により一体的に連結されている。そして、締付けボルト３４の軸部を円筒部材３０の貫通孔３２に挿通しボス２６のねじ孔２８に螺入させて、その軸部先端を保持軸１８の周面に押し付けることにより、ボス２６が保持軸１８に固定されている。また、ブラケット２０の外方側に固定板３６が配設され、ボルト３８で固定板３６がボス２６に固定されている。このような構成により、ブラケット２０および円筒部材３０は一体的に、保持軸１８の軸線方向における位置を固定した状態で保持軸１８の円周方向に回動可能となっている。さらに、ブラケット２０には、その外側面に溝４０が形設されており、溝４０に嵌合して溝４０内側面に摺接する凸部４２が固定板３６に一体形成されている。ブラケット２０の溝４０内には、一端部が固定板３６の凸部４２に係合してブラケット２０を下向きに付勢する圧縮コイルばね４４が納設されている。一対のブラケット２０、２０の各先端部には、それらの間を連結するように水平取付軸４６が固着されており、その水平取付軸４６に押えローラ１４が回転自在に支持されている。そして、複数の押えローラ１４が保持軸１８の軸線方向に沿って並設されているが、ブラケット２０、したがってその一対のブラケットに保持された押えローラ１４が、保持軸１８の円周方向に一定の範囲（貫通孔３２の長軸内寸および溝４０の長さ以下の範囲）で回動可能となっておりかつ下向きに付勢されているので、保持軸１８に保持された複数の押えローラ１４間に上下方向における若干の位置ずれがあっても、全ての押えローラ１４がロール状物１２に均等に当接するようになっている。

【0025】

桿状保持部材１６の側方には、その桿状保持部材１６と平行に駆動軸４６が配設され、駆動軸４６は、左・右の固定基枠４８、５０にそれぞれ軸受５２を介して回転自在に保持されている。駆動軸４６には、長寸円筒状のガイドローラ５４が軸受５６を介して自由回転可能に保持されている。また、駆動軸４６には、ガイドローラ５４の取付け位置の両側に駆動軸４６と直交するように一対の平板状の揺動アーム５８、６０が固着されており、一対の揺動アーム５８、６０は、駆動軸４６の回動動作に伴い駆動軸４６を回転中心として鉛直面内で揺動するように配設されている。そして、一対の揺動アーム５８、６０の先端部に桿状保持部材１６の保持軸１８の両端部が支持されている。また、一対の揺動アーム５８、６０には、駆動軸４６および保持軸１８と平行に連結軸６２が固着されており、連結軸６２に、長寸円筒状のガイドローラ６４が軸受６６を介して自由回転可能に保持されている。

【0026】

揺動アーム５８、６０は、駆動軸４６を回動させることにより揺動し、揺動アーム５８、６０に連接された桿状保持部材１６および押えローラ１４が上下方向に揺動して、押えローラ１４が所定の接圧でロール状物１２に押し付けられることになるが、この実施形態では、揺動駆動機構としてエアーシリンダを用いた例を示している。この揺動駆動機構は、エアーシリンダ６８とクランクとで構成されている。エアーシリンダ６８は、その基端部が固定基枠４８に取着され、エアーシリンダ６８のピストン軸７０の先端部にアーム７２が回動自在に軸着されている。アーム７２の他端部は駆動軸４６に固着されており、その駆動軸４６がクランク軸となっている。

【0027】

エアーシリンダ６８の作動により駆動軸４６、揺動アーム５８、６０、桿状保持部材１６を介して押えローラ１４からロール状物１２に付与される接圧分による負荷は、揺動アーム５８と桿状保持部材１６との間に介装されたロードセル７４によって検出される。ロードセル７４は、その後端部が揺動アーム５８の平面部に取着されている。そして、桿状保持部材１６の保持軸１８の一端部に連接板７６の一端部が固着され、連接板７６の他端部に当接部材７８が取着されており、ロードセル７４の先端部が連接板７６の当接部材７８に当接している。ロードセル７４は、その軸線方向が連接板７６の長手方向と直交するように配設されている。一対の揺動アーム５８、６０の各先端部に両端部が支持された桿状保持部材１６の保持軸１８は回動しないが、押えローラ１４からロール状物１２に付与される接圧による負荷を、摩擦抵抗等による機械損失を生じることなくロードセル７４に伝達するために、軸受８０を介して保持軸１８が揺動アーム５８、６０に支持されている。図中の符号８２は、軸受８０を保持軸１８に固定するためのナットおよび座金である。図８に示すように、ロードセル７４から出力される電圧信号は、増幅器８４により増幅されて演算制御回路８６に入力される。

【0028】

ここで、フィルムＦを巻き取るときにフィルムＦに掛けられる張力は、ロール状物１２に対する押えローラ１４の接圧が増加する方向に働く。したがって、フィルムＦの張力は、押えローラ１４がフィルムＦをロール状物１２に押し付ける接圧の一部として作用する。そして、巻取り張力に起因する接圧は、押えローラ１４から桿状保持部材１６を介して、揺動アーム５８と桿状保持部材１６の保持軸１８との間に介装されたロードセル７４に負荷されるので、ロードセル７４では、エアーシリンダ６８の作動による接圧分に巻取り張力による接圧分を加算した負荷量が検出されることになる。このように、ロードセル７４は、巻取り張力による接圧分を含めた接圧に対応する負荷量を検出し、その検出信号を用いて接圧の制御が行われるため、フィルムＦを漸次巻きとっていく過程で巻取り張力を変化させても（一般的には巻き径の増加に伴って巻取り張力を減少させる）、巻取り張力の変化は接圧の制御に影響することがない。

【0029】

次に、この巻取り装置には、巻枠１０に漸次巻き取られていくフィルムＦのロール状物１２における巻き径の変化を検出する巻き径検出機構が設けられている。この実施形態では、巻き径検出機構としてポテンショメータを用いた例を示している。この巻き径検出機構は、駆動軸４６にその駆動軸４６と同心的に大径の平歯車８８を固着し、平歯車８８に噛合する小歯車９０を有するポテンショメータ９２を固定基枠４８の平面部に取着して構成されている。このポテンショメータ９２によって駆動軸４６の回動量を検出することにより、駆動軸４６に取着され駆動軸４６の回動動作に伴って揺動する揺動アーム５８、６０および桿状保持部材１６を介し駆動軸４６を中心として上下方向に揺動する押えローラ１４の角度位置が検出される。押えローラ１４の角度位置は、押えローラ１４とロール状物１２との接触位置（ロール状物１２の径）を示すことになるので、ポテンショメータ９２によってロール状物１２の巻き径の変化が検出される。ポテンショメータ９２から出力される検出信号は、図８に示すように演算制御回路８６に入力される。

【0030】

ここで、押えローラ１４には重量があるため、ロール状物１２の外周面には、押えローラ１４の回転力（力のモーメント）による圧力が接圧として作用することになる（以下、この接圧を「荷重接圧」という）。そして、押えローラ１４の重量は、押えローラの種類や数によって変化するので、荷重接圧もそれらに応じて変化する。さらに、ロール状物１２に対する押えローラ１４の重量による回転力は、押えローラ１４とロール状物１２との接触位置、すなわち、ロール状物１２の巻き径の変化によって漸次変化することになる。このため、ロール状物１２の巻き径の変化に伴って変化する荷重接圧の変化を算出する必要がある。この荷重接圧の変化を算出する方法の１例について図５により説明する。

【0031】

演算制御回路８６において、まず、ポテンショメータ９２によって検出されたロール状物１２の巻き径、したがって押えローラ１４の角度位置から、水平面に対するブラケット２０の傾斜角度θが算出される。この角度θが求まると、押えローラ１４の重量Ｗによる回転力Ｗ・Ｘは、Ｗ・Ｘ＝Ｗ・Ｄｃｏｓθの式により算出される（Ｄ：保持軸１８の軸心と押えローラ１４の軸心との距離）。この式より、角度θが大きいほど回転力Ｗ・Ｘは小さくなり、角度θが小さいほど回転力Ｗ・Ｘは大きくなることが解る。

【0032】

ここで、エアーシリンダ６８の作動によって押えローラ１４からロール状物１２に付与される接圧の変化は、連接板７６の当接部材７８とロードセル７４との接触位置を検出点Ａとしたロードセル７４に負荷される力（負荷量）Ｐの変化として検出される。図中の符号Ｓは、ロードセル７４の支持点を示す。なお、上記したように実際には、フィルムＦの巻取り張力に起因する接圧分もロードセル７４に負荷されるので、負荷量Ｐは巻取り張力による負荷量を含む。エアーシリンダ６８の作動による接圧の変化を、検出点Ａを基点とするロードセル７４の負荷量Ｐの変化として検出するので、押えローラ１４からロール状物１２に付与される接圧の制御上、荷重接圧も、検出点Ａを基点としかつロードセル７４への負荷方向と同一方向に負荷される力の大きさに算定し直し、荷重接圧の変化を検出点Ａを基点とした負荷量ｐの変化として演算する必要がある。押えローラ１４の重量Ｗにより保持軸１８を回転させる力（回転力）はＷ・Ｄｃｏｓθであるから、検出点Ａにおける回転力ｐ・Ｈも、ｐ・Ｈ＝Ｗ・Ｄｃｏｓθであり、ｐ＝Ｗ・（Ｄ／Ｈ）ｃｏｓθとなる。このようにして、演算制御回路８６において、ポテンショメータ９２による検出信号から角度θを算出し、負荷量ｐが演算される。なお、図５に示したように押えローラ１４がロール状物１２に上方から当接した状態においては、押えローラ１４はロール状物１２の外周面から荷重接圧と等しい反力を受けることになる。したがって、押えローラ１４の重量による荷重接圧とロール状物１２からの反力とが釣り合うことになるので、ロードセル７４には、押えローラ１４の荷重接圧による負荷は掛からない。すなわち、エアーシリンダ６８の作動によって押えローラ１４からロール状物１２に付与される接圧が０であれば、ロードセル７４の負荷量（検出値）は０となる。このように、押えローラ１４がロール状物１２に当接して支持された状態では、ロール状物１２の外周面に作用する荷重接圧は、ロードセル７４への負荷としては検出されない。

【0033】

押えローラ１４の重量は押えローラの種類や数によって変化し、荷重接圧もそれらに応じて変化することになる。そこで、図６により押えローラ１４の重量Ｗの検出方法について説明する。
エアーシリンダ６８を操作して駆動軸４６を回動させ、駆動軸４６を回転中心として揺動アーム５８、６０を上向きに回動させることにより、図６に示したように押えローラ１４を最上位置へ移動させる。この状態においては、押えローラ１４がロール状物１２から離間しロール状物１２に当接していないので、エアーシリンダ６８による負荷はロードセル７４に掛かっておらず、また、フィルムＦの巻取り張力に起因する負荷もロードセル７４に掛からないようにする。一方、この状態では、押えローラ１４の重量Ｗによりロードセル７４に負荷が掛かっており、ロードセル７４によって負荷量Ｐ_０が検出されることになる。また、演算制御回路８６において、ポテンショメータ９２によって検出されたロール状物１２の巻き径、したがって押えローラ１４の角度位置から、水平面に対するブラケット２０の傾斜角度θ_０が算出される。押えローラ１４の重量Ｗによる回転力Ｗ・Ｘは、Ｗ・Ｘ＝Ｗ・Ｄｃｏｓθ_０であり、Ｗ・Ｘ＝Ｐ_０・Ｈであるから、Ｗ・Ｄｃｏｓθ_０＝Ｐ_０・Ｈであり、Ｗ＝Ｐ_０・Ｈ／（Ｄｃｏｓθ_０）＝Ｐ_０・（Ｈ／Ｄ）／ｃｏｓθ_０の式により、ロードセル７４による負荷量Ｐ_０の検出値および傾斜角度θ_０の算出値から押えローラ１４の重量Ｗが算出される。

【0034】

次に、ロール状物１２の巻き径の変化に伴う荷重接圧による負荷量の変化について説明する。
図７－１に、ロール状物１２の巻き径が小さい、すなわち巻取り開始からの経過時間が短い場合における様子を示し、図７－２に、ロール状物１２の巻き径が大きい、すなわち巻取り開始からの経過時間が長い場合における様子を示す。ロール状物１２の巻き径が小さいときは、図７－１より、押えローラ１４の重量Ｗによる回転力はＷ・Ｘ_１＝Ｗ・Ｄｃｏｓθ_１となり、ロール状物１２の巻き径が大きいときは、図７－２より、押えローラ１４の重量Ｗによる回転力はＷ・Ｘ_２＝Ｗ・Ｄｃｏｓθ_２となる。そして、押えローラ１４の回転力による負荷量ｐは、ロール状物１２の巻き径が小さいときの負荷量ｐ_１＝Ｗ・（Ｄ／Ｈ）ｃｏｓθ_１となり、ロール状物１２の巻き径が大きいときの負荷量ｐ_２＝Ｗ・（Ｄ／Ｈ）ｃｏｓθ_２となる。図７－１および図７－２から分かるように、θ_１＞θ_２であるから、Ｘ_１＜Ｘ_２、Ｗ・Ｘ_１＜Ｗ・Ｘ_２となり、ｐ_１＜ｐ_２となる。このように、フィルムＦの巻取りを開始してからロール状物１２の巻き径が漸次大きくなるのに従って、押えローラ１４の重量Ｗによる回転力Ｗ・Ｘは次第に大きくなり、押えローラ１４の回転力による負荷量ｐも次第に大きくなる。

【0035】

上記したように、ロードセル７４およびポテンショメータ９２からそれぞれ出力される検出信号が演算制御回路８６に入力され、演算制御回路８６において、ポテンショメータ９２の検出信号から角度θが算出され、負荷量ｐが演算されると、エアーシリンダ６８によるロードセル７４の負荷量Ｐに押えローラ１４の回転力による負荷量ｐを加算（Ｐ＋ｐ）して、押えローラ１４とロール状物１２間の実際の接圧に対応する負荷量が演算される。演算制御回路８６には、予め入力装置により、押えローラ１４からロール状物１２に付与する接圧の初期値およびロール状物１２の巻き径の変化による接圧の変化率のデータが入力されており、所要の制御プロセスがプログラミングされている。そして、ポテンショメータ９２によって検出された押えローラ１４の角度位置、したがってロール状物１２の巻き径、および、演算によって求められた負荷量〔Ｐ＋ｐ〕に基づいて、プログラミングされた制御プロセスが実行されるように、演算制御回路８６から電空変換器９４へ制御信号が送られ、電空変換器９４により、エアー源からエアーシリンダ６８へのエアー供給量が調節される。このようにして、押えローラ１４によりフィルムＦを所定の接圧でロール状物１２に押し付けるようにエアーシリンダ６８がフィードバック制御される。

【産業上の利用可能性】

【0036】

この発明に係る巻枠へのシート状製品の巻取り装置は、長尺帯状のフィルム等のシート状製品を細幅に切断する細断用スリッタに併設するなどして使用され、包装フィルム、ラップフィルム、剥離フィルム等のフィルム類、粘着テープ等のテープ類、包装紙等の紙類など、各種のシート状製品を取り扱う多くの事業所において利用されるものである。

【符号の説明】

【0037】

１０ 巻枠
１２ フィルムのロール状物
１４ 押えローラ（ローラユニット）
１６ 桿状保持部材
１８ 保持軸
２０ ブラケット
２２ 保持軸のキー溝
２４ キー
２６ ボス
３０ 円筒部材
３４ 締付けボルト
３６ 固定板
３８ ボルト
４０ ブラケットの溝
４２ 固定板の凸部
４４ 圧縮コイルばね
４６ 駆動軸
４８、５０ 固定基枠
５２、５６、６６ 軸受
５４、６４ ガイドローラ
５８、６０ 揺動アーム
６２ 連結軸
６８ エアーシリンダ
７０ ピストン軸
７２ アーム
７４ ロードセル
７６ 連接板
７８ 当接部材
８４ 増幅器
８６ 演算制御回路
８８ 平歯車
９０ 小歯車
９２ ポテンショメータ
９４ 電空変換器
Ｆ フィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9】