JP5176645B2 - ウエブ搬送装置およびその搬送方法 - Google Patents

Description

本発明はロール・ツー・ロールの紙、プラスチック、布、金属箔およびこれらの積層体からなるシートないしフィルム（以下、ウエブとする）を搬送する装置に関する。特に高精度・高速の搬送を行うウエブ搬送装置や、ウエブ幅方向に均一な接触圧力を加えることができるウエブ搬送装置、またウエブ幅方向に均一な張力を加えることができるウエブ搬送装置に関する。さらに本発明はこれらウエブ搬送装置を用いたウエブの搬送方法に関する。

ロール・ツー・ロールでウエブを処理・製造する工業的方法においては、従来各種処理加工が行われている。特にウエブを搬送、保持又はラミネートする場合には、一般的にニップロールが使われていた。

このニップロールを取り扱う際に、剛性の低い比較的径の小さいロール同士をその軸両端部にて加圧すると、ロールが撓む問題が発生した。この時、図６に示すようにロールの長手方向中央部に隙間が発生し、ウエブのニップ力が低下するという問題が生じる。ニップ力を増やすために加圧を増加すると、隙間はさらに大きくなってしまう。その結果、ロールの接触幅が狭くなり、ウエブの張力が両端へ偏り、ウエブの蛇行や皺の発生等の重大な問題が起こる。特に広幅のロールにおいては、隙間による不具合はより顕著であった。

この問題を回避する手段として、従来から、ロール・ツー・ロールのウエブを搬送する際にウエブ幅方向に均一な接触圧力を与える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法はニップロールにおいて筒状部材の軸方向中央部のロール内部にウェイトを組み込んだ構造のロールを使用し、ロール剛性を高め、軸方向中央部の撓みを改善し、均一なニップを得るというものである。

しかし、この方法では、ロールに掛かる力を予め知っておかないとロール形状を決定できず、ウェイト量の算出が困難であった。又、ロール内部に組み込むウェイトにより剛性を向上するには構造上限界があり、一定以上大きくすることはできなかった。従ってウエブの幅方向に均一なニップを得ることはできず、ウエブの搬送において、蛇行や皺の発生を完全になくすことができなかった。

又、別の手段としてニップロールにクラウンロールを使用する場合がある。これはロールに撓み分のクラウン形状を施したもので、ニップ時に変形してニップ面が水平になるようにするものである。

しかし、この方法では、ロールに掛かる力を予め知っておかないとロール形状を決定できず、クラウン量の算出が困難であり、又、製作においては高度な加工精度が要求される。又、負荷の変更等によりクラウン量の変更が発生した場合には新たにロールを製作する必要がある。又、クラウン量が適正でないと、太い中央部と細い両端部との直径の違いでロール表面周速度に差ができてウエブに皺が発生したり蛇行の原因となったりする問題がある。

また、別の手段としてニップロールの外側にニップロールの撓みを抑えるバックアップロールを使用する場合があった。これはバックアップロールに撓みのない剛性の高い大径ロールを使用する方法である。

しかし、この方法では、ロールに掛かる力を予め知っておかないとロール形状を決定できず、又、負荷の変更等によりバックアップロール形状の変更が発生した場合には新たにロールを製作する必要があった。さらにバックアップロールは重量物の為、ロール交換が危険で、ニップロールの交換も必要な為メンテナンス性が悪いという問題があった。
特許第３５０５９２１号公報

本発明は上記の問題を解決するもので、ウエブの搬送において、皺発生、蛇行がなく、高精度・高速搬送、高精細な処理を可能にするウエブ搬送装置およびウエブの搬送方法を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、ロール・ツー・ロールでウエブを搬送するウエブ搬送装置において、少なくとも、軸と、筒状部材の外周に弾性体を被覆し前記軸にベアリングを介して回転自在に支持された弾性体ロールを有するロールと、前記ロールの軸を左右からそれぞれ保持する２つのロールホルダと、前記ロールの軸を前記ロールホルダにそれぞれ固定するロール固定治具と、前記ロールホルダを左右から連結し、左右それぞれのロールホルダの間の距離を変動させることができるロール撓み量調整機構と、前記ロールホルダの端部に設けられたロールに揺動を伝達するための揺動支点と、を備えたことを特徴とするウエブ搬送装置である。

次に本発明の請求項２の発明は、前記ロールがニップロールであることを特徴とする請求項１に記載のウエブ搬送装置である。

次に本発明の請求項３の発明は、前記ロールが搬送ロールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエブ搬送装置である。

次に本発明の請求項４の発明は、ウエブを一定の張力にする張力制御系を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウエブ搬送装置である。

次に本発明の請求項５の発明は、前記ロール撓み量調整機構は、ナット、空圧シリンダ、モーターのいずれかを用いていることを特徴とするウエブ搬送装置である。

次に本発明の請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のウエブ搬送装置を用いたウエブ搬送方法である。

請求項１〜３の発明によれば、ロール・ツー・ロールのウエブを搬送する装置において、剛性の高い搬送ロールとのニップ時に、ロールの撓みを抑え、ウエブ幅方向に均一な接触圧力が得られた。ウエブの搬送においては、ウエブ幅方向に均一な張力となり、皺発生、蛇行がなく、ウエブがニップ部にて、ずれたりせず安定化が図れる為、高精度・高速搬送が可能となった。又、ウエブの部分的な伸び等によるダメージを受けることなく搬送が可能となった。そしてウエブ幅方向でストレスが均一で、巻き取り側の張力の影響がない幅方向に均一な張力カットが可能となったために、ウエブ上に高精細なパターニング等の処理を行う事ができた。ニップ部でラミネートする場合においては、ウエブ幅方向で均一な密着が可能で、エアーの巻き込みのないラミネートができる。さらに、ニップロールにロール撓み量調整機構を備えたことにより、ニップロールを大径で剛性の高いロールとする必要がなく、小径で軽量、慣性モーメントが小さいロールを使用できるため、追従性が向上し、高速搬送が可能となった。結果として生産性とメンテナンス性を向上させる事ができた。

請求項３の発明によれば、さらに、搬送ロールとニップロールの両方のロールにロール撓み量調整機構を備えたことにより、搬送ロールとニップロールの両方の撓みを任意に調整できるようになった。このため、ニップ時にウエブ幅方向によりさらに均一な接触圧力が得られ、ウエブの搬送において、皺発生、蛇行がなく、高精度・高速搬送、高精細な処理を可能にすることができた。又、両方のロールにロール撓み量調整機構を備えたことにより、両ロールを大径で剛性の高いロールとする必要がなく、小径で軽量、慣性モーメントが小さいロールとなり、追従性が向上し、高速搬送が可能となり、結果として生産性とメンテナンス性を向上させる事ができた。

請求項４の発明によれば、ウエブの搬送においては、ウエブ幅方向に均一な張力となり、皺発生、蛇行がなく、ウエブがニップ部にて、ずれたりせず安定化が図れる為、高精度・高速搬送が可能となった。

請求項５の発明によれば、ロール撓み量調整を効率よく安定的に行えるので、ニップ時にウエブ幅方向によりさらに均一な接触圧力が得られ、ウエブの搬送において、皺発生、蛇行がなく、高精度・高速搬送、高精細な処理を可能にすることができた。

請求項６のウエブ搬送方法によれば、皺発生、蛇行がなく、高精度・高速搬送、高精細な処理を可能にすることができた。

本発明のウエブ搬送装置およびその搬送方法を実施の形態に沿って以下に図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施例を示す。

本発明のウエブ搬送装置およびその搬送方法は図１に示す様に、ロール・ツー・ロールのウエブ２の張力制御機能を備えたウエブ巻き出し１と、ウエブへの処理加工中または処理加工完了後のウエブ２を搬送もしくはラミネートする駆動系を有する搬送ロール４と、搬送ロール４に接圧するニップロール５を有するウエブ搬送装置である。

張力センサー３からの張力検出値を張力制御機能を備えたウエブ巻き出し１へフィードバックすることにより、ウエブ２をバックテンション、一定張力制御しながら巻き出し１より繰り出す。

一定張力制御されたウエブ２は、サーボモーター等によるパルス駆動制御により、間欠もしくは連続駆動する搬送ロール４と、搬送ロール４にウエブ２の幅方向に均一な接触圧力にてニップするロール撓み量調整機構を備えたニップロール５にて、ウエブ２の幅方向に均一な張力を発生し、皺発生、蛇行がなく、高精度・高速搬送し、又、幅方向で均一な張力カットにより保持する。

ウエブ２は幅方向に均一な張力で高精度に搬送もしくは、幅方向で均一な張力カットにより保持し、処理加工工程において歪みのないウエブ２上に高精細な処理加工を行う。

又、ウエブ２とフィルム巻き出し６より繰り出すフィルムを、ラミネートする場合においては、ニップ部で幅方向に均一な接触圧力により、ウエブ幅方向で均一な密着をし、エアーの巻き込み等もなくラミネートする。

次に本発明のロール撓み量調整機構を図２〜図７で説明する。

図２はロールの撓み量調整機構をニップロール５に備えたもので、ニップロール５はゴム等の弾性体を筒状部材（芯金）外周に被覆した弾性体ロールで、両軸端でベアリング等の軸受けを介して回転自在に支持され、加圧機構によってウエブの幅方向全幅で接圧し、搬送ロール４に追従するフリーロールである。ゴム等の弾性体はウエブ２の種類により材質、弾性係数、摩擦係数、球面の曲率を変更し、ウエブ２に最適な組み合わせとする。筒状部材（芯金）と軸は金属等の剛性のある材質とする。又、ニップロール自身に駆動を与え搬送ロールと同期もしくは、連結駆動する構造としても良い。

ニップロール５は左右のロールホルダ８とロール固定治具９により保持する。ロールホルダ８は揺動支点１０を有し、右ネジ１１と左ネジ１２、そしてロール撓み量調整機構（図ではロール撓み量調整ナット１３）で連結する。ロール撓み量調整ナット１３を回転させることにより、右ネジ１１と左ネジ１２をネジの力によって各々をロール撓み量調整ナット１３側へ内向きの力を発生させ、その力によってロールホルダ８を揺動支点１０を中心に図５に示す方向に揺動させる。このロールホルダ８を図５に示す方向に揺動させる力によって、ロールホルダ８に保持されているニップロール５を図５の様にニップに最適な撓みを発生させる。ロール撓み量調整は手動によるナット調整ではなく、自動で調整可能とする構成としても良い。例えば、空圧シリンダ、油圧シリンダ、モーター等を使用し調整可能とすれば、ロールの撓み量を数値管理可能となる。又、ロールホルダ８にダイヤルゲージ等を設置して数値管理できる構造（図示省略）としても良い。

本発明において、ロールホルダ８はニップロール５を保持し、且つ、ニップロール５にニップに最適な撓みを与える為の揺動運動を可能とするためのもので、具体的には金属等の剛性のある材質を使用することができる。
本発明において、固定治具９はロールホルダ８にニップロール５を固定するためのもので、具体的には金属等の剛性のある材質を使用することができる。
本発明において、揺動支点はロールホルダ８を揺動させるためのもので、具体的には金属等の剛性のある材質とし、ベアリング等の軸受けを介して回転自在に支持される構造のものを使用することができる。
本発明において、右ネジ１１および左ネジ１２はロールホルダ８をネジの力によって揺動させる為の力を発生させるためのもので、具体的には金属等の剛性のある材質とし、ロールホルダ８との結合部分にベアリング等の軸受けを介して回転自在に支持される構造を使用することができる。

又、図２の構造のニップロール５は小径とする事ができる為軽量で、ニップロール５の取り付け方法が簡単でロール交換が容易であり、又、簡単な構造でロールの撓みを調整可能とした為、メンテナンス性を向上させることができる。

搬送ロール４はニップロール５と比較して大径で剛性の高い撓みにくい構造とし、筒状部材（芯金）と軸は金属等の剛性のある材質とする。搬送ロール４はカップリング１４により、パルス駆動制御されるモーター１５に連結し、高精度な間欠もしくは連続駆動する。

ニップに最適な撓みを発生させたニップロール５は加圧機構（図示省略）により搬送ロール４に押し付けることにより、図７に示すようにロールの長手方向中央部に隙間の発生がなく、ウエブ２の幅方向に均一な接触圧力にてニップする。加圧動作は空圧シリンダ、油圧シリンダ、モーター等により行い、加圧力は数値管理可能とする。

又、搬送ロール４もニップロール５同様に加圧機構を有する構造としても良い。

図３はロールの撓み量調整機構をニップロール５と搬送ロール４の両方のロールに備えたもので、ニップロール５と搬送ロール４の両方の撓みを任意に各々調整可能な為、ニップ時にウエブ幅方向により均一な接触圧力が得られる。

又、図３の構造のニップロール５と搬送ロール４は両方を小径とする事ができ軽量で、取り付け方法が簡単でロール交換が容易であり、又、簡単な構造でロールの撓みを調整可能とした為、メンテナンス性を向上させることができる。

図４はニップロール５でロールの左右端にて左右別々に単独でロール撓み量調整機構を備えたもので、ニップロール５は左右のロールホルダ８とロール固定治具９により保持する。ロールホルダ８は揺動支点１０を有し、左右別々にロール撓み量調整ボルト１６を設け、ロール撓み量調整ボルト１６を回転させることにより、左右別々に単独で左右のロールホルダ８を揺動させ微調整し、ニップロール５にニップに最適なバランスの撓みを発生させる。ロール撓み量調整は手動によるボルト調整ではなく、自動で調整可能とする構成としても良い。例えば、空圧シリンダ、油圧シリンダ、モーター等を使用し調整可能とすれば、ロールの撓み量を左右各々数値管理可能となる。又、ロールホルダ８にダイヤルゲージ等を設置して左右各々数値管理できる構造（図示省略）としても良い。

本発明のウエブ搬送装置の一実施例の正面を示す説明図である。 本発明のロールの撓み量調整機構の第１の実施形態の正面を示す説明図である。 本発明のロールの撓み量調整機構の第２の実施形態の正面を示す説明図である。 本発明のロールの撓み量調整機構の第３の実施形態の正面を示す説明図である。 本発明のロールの撓み量調整機構の第１の実施形態の動作を示す説明図である。 ニップロールの撓みの状態を示す説明図である。 ニップロールの撓みを改善した状態を示す説明図である。

符号の説明

１・・・ウエブ巻き出し
２・・・ウエブ
３・・・張力センサー
４・・・搬送ロール
５・・・ニップロール
６・・・フィルム巻き出し
７・・・巻き取り
８・・・ロールホルダ
９・・・ロール固定治具
１０・・・揺動支点
１１・・・右ネジ
１２・・・左ネジ
１３・・・ロール撓み量調整ナット
１４・・・カップリング
１５・・・モーター
１６・・・ロール撓み量調整ボルト

Claims (6)

1. ロール・ツー・ロールでウエブを搬送するウエブ搬送装置において、
   少なくとも、軸と、筒状部材の外周に弾性体を被覆し前記軸にベアリングを介して回転自在に支持された弾性体ロールを有するロールと、
   前記ロールの軸を左右からそれぞれ保持する２つのロールホルダと、
   前記ロールの軸を前記ロールホルダにそれぞれ固定するロール固定治具と、
   前記ロールホルダを左右から連結し、左右それぞれのロールホルダの間の距離を変動させることができるロール撓み量調整機構と、
   前記ロールホルダの端部に設けられたロールに揺動を伝達するための揺動支点と、を備えたことを特徴とするウエブ搬送装置。
2. 前記ロールがニップロールであることを特徴とする請求項１に記載のウエブ搬送装置。
3. 前記ロールが搬送ロールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエブ搬送装置。
4. ウエブを一定の張力にする張力制御系を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウエブ搬送装置。
5. 前記ロール撓み量調整機構は、ナット、空圧シリンダ、モーターのいずれかを用いていることを特徴とするウエブ搬送装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のウエブ搬送装置を用いたウエブ搬送方法。

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