JP5776077B2

JP5776077B2 - 巻取装置

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Publication number: JP5776077B2
Application number: JP2013257179A
Authority: JP
Inventors: 亮森川; 高博西村; 富永　保昌; 保昌富永; 誠志沖廣; 巨橋本
Original assignee: Fuji Kikai Kogyo Co Ltd; Tokai University Educational System
Current assignee: Fuji Kikai Kogyo Co Ltd; Tokai University Educational System
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP2015113209A

Description

本発明は、プラスチックフィルム等からなる長尺状のウェブを巻き取る巻取装置に関する。

従来より、印刷機や塗工装置を用いて印刷や塗工を施したプラスチックフィルム等の長尺状のウェブは、巻取装置でロール状に巻き取られて巻取ロールとなって次工程に引き渡される。

ところで、巻取ロールにシワや横すべり等の不具合が発生すると、その巻取ロールは次工程で使えなくなってしまう。巻取ロールに発生する不具合は、巻取ロール内部の応力状態が不適切になると発生することが知られ、これに対応するために、例えば、特許文献１の巻取装置では、巻取ロールの内部応力状態を定量的にモデル化し、この内部応力状態モデルに基づき、巻取軸でウェブを巻き取る際の巻取ロール内部の円周方向応力がゼロに近づくように、且つ、巻取ロールのウェブ層間にすべりが出始める摩擦力である臨界摩擦力にウェブ層間の摩擦力が近づくように演算することにより、ウェブの巻取予定長さが所定値の場合における最適な巻取条件を得ている。

特開２０１２−１８８２２１号公報

ところで、ウェブの巻取長さは巻取工程以外の様々な要因によって大きくばらつくことが一般的に知られている。

しかし、特許文献１で得られる巻取条件は、ウェブの巻取予定長さを所定値に固定して演算したものであることから、ウェブの巻取長さがばらついて巻取予定長さより短くなった場合には、巻取張力が低過ぎてすべりが発生してしまう一方、ウェブの巻取長さがばらついて巻取予定長さより長くなった場合には、巻取張力が高くなり過ぎてシワが発生してしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェブの巻取長さが大きくばらついても、巻取時の不具合発生を抑制できる巻取装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、巻取終了間際におけるウェブに加わる巻取張力の制御に工夫を凝らしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、連続して搬送される長尺状のウェブを回転動作によりロール状に巻き取って巻取ロールにする巻取軸と、該巻取軸に駆動連結された駆動モータと、該駆動モータに接続され、上記巻取軸で上記ウェブを巻き取る際の巻取張力Ｔを上記巻取軸の径方向座標に関して表す張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）（ｘは巻取長さ）で制御するよう上記駆動モータに作動信号を出力する制御手段とを備え、該制御手段は、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θ、ウェブ層間における摩擦力Ｆ及びすべりが生じ始める臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを少なくともパラメータとする目的関数と、上記ウェブの巻取予定長さが所定値Ｌで、且つ、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θがゼロ以上であるとともに上記摩擦力Ｆが上記臨界摩擦力Ｆ_ｃｒ以上となるよう上記目的関数を制約する制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算して得た張力関数をＴ_ａ＝ｇ（ｘ）（ｘは巻取長さ）とし、ウェブの巻取長さのばらつきの最小値をＬ_ｍｉｎ、最大値をＬ_ｍａｘとすると、上記張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）のＬ _ｍｉｎ ≦ｘ＜Ｌ _ｍａｘの区間が、張力関数Ｔ＝ｆ（Ｌ _ｍｉｎ）の一定の値となるように、且つ、ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＞ｇ（Ｌ_ｍｉｎ）、ｆ（Ｌ_ｍａｘ）＜ｇ（Ｌ）を満たすよう上記駆動モータに作動信号を出力することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）のｘ＜Ｌ_ｍｉｎの区間は、上記目的関数と、上記ウェブの巻取予定長さを所定値Ｌ_ｍｉｎとした上記制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算して得た張力関数であることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記最小値Ｌ_ｍｉｎは、上記所定値Ｌの−１０％の値であり、上記最大値Ｌ_ｍａｘは、上記所定値Ｌの＋１０％の値であることを特徴とする。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記ウェブを切断する切断手段を備え、上記巻取軸は、複数設けられ、上記駆動モータは、複数設けられて上記各巻取軸にそれぞれ駆動連結され、上記制御手段は、上記切断手段にも接続され、上記ウェブを上記各巻取軸のうちの１つに巻き取る終了間際には、次にウェブを巻き取る未巻取の巻取軸を回転させる駆動モータに当該未巻取の巻取軸を回転させるように作動信号に出力し、且つ、上記未巻取の巻取軸と巻取中の巻取軸との間のウェブ搬送方向上流側で上記ウェブを切断するように上記切断手段に作動信号を出力し、上記未巻取の巻取軸でウェブを巻き取り始める直前に、上記未巻取の巻取軸を回転させる駆動モータに上記ウェブの巻取開始時の巻取張力Ｔが張力関数Ｔ＝ｆ（０）の値になるように作動信号を出力することを特徴とする。

第５の発明では、第４の発明において、上記張力関数Ｔ＝ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＝ｆ（０）であることを特徴とする。

第１の発明では、巻取予定長さより実際のウェブの巻取長さが長くなっても、巻取終了間際において巻取ロールの最外層付近におけるウェブ層間に働く摩擦力が高くなり過ぎないので、巻取ロールの最外層付近における接線方向応力が負に転じ難くなり、シワの発生を抑制することができる。一方、巻取予定長さより実際のウェブの巻取長さが短くなっても、巻取終了間際において巻取ロールの最外層付近におけるウェブ層間に働く摩擦力が低くなり過ぎないので、巻取ロールの最外層付近における摩擦力が臨界摩擦力を下回り難くなり、ウェブのすべりの発生を抑制することができる。このように、ウェブの巻取長さが大きくばらついても、シワやすべりといった巻取時の不具合発生を抑制することができる。

第２の発明では、ウェブを巻き取る際、巻取開始から巻取終了間際までの区間において巻取ロールのウェブ層間における接線方向応力がゼロ以上に維持されるとともに、ウェブ層間における摩擦力が臨界摩擦力以上に維持されるようになるので、巻取ロールの中途部におけるシワやすべりの発生を抑制することができる。

第３の発明では、塗工や印刷の業界では、例えば、２０００ｍｍの巻取予定長さに対して実際の巻取長さが１８００ｍｍ〜２２００ｍｍ程度ばらつくが、このように巻取予定長さに対して実際の巻取長さが±１０％ばらついてもシワやすべりといった巻取時の不具合発生を抑制することができる。

第４の発明では、２つの巻取軸間において、ウェブの搬送を止めることなくウェブの移行を行うことができる装置においても、各巻取軸で巻き取られた巻取ロールにシワやすべりといった巻取時の不具合を発生しないようにできる。

また、巻取終了間際におけるウェブに加わる巻取張力が一定になるので、巻取軸間のウェブの移行時（ウェブ切断時）において、ウェブを案内するガイドローラの撓み量の変化が小さくなり、巻取終了間際のウェブの搬送経路が変化し難くなることで巻取不良の発生を抑制することができる。

第５の発明では、巻取軸間のウェブの移行時（ウェブ切断時）におけるウェブを案内するガイドローラの撓み量の変化が第４の発明に比べてさらに小さくなるので、ウェブ移行時にウェブの搬送経路が大きく変化して巻取不良が引き起こされるといったことを確実に防止することができる。

本発明の実施形態に係る巻取装置の概略正面図である。ウェブを巻取中の巻取軸から未巻取の巻取軸へ移行する直前の状態を示す概略正面図である。ウェブを巻取中の巻取軸から未巻取の巻取軸へ移行した直後の状態を示す概略正面図である。巻き取り始めた巻取軸の位置を変更している状態を示す概略正面図である。巻取装置の巻取時におけるウェブの巻取長さと巻取張力との関係を示した図である。従来の巻取張力の制御方法でウェブを巻き取る際に取得した各種データであり、（ａ）は、巻取径と巻取張力との関係を、（ｂ）は、巻取径と接線方向応力との関係を、（ｃ）は、巻取径とウェブ層間の摩擦力との関係を示した図である。本発明の巻取張力の制御方法でウェブを巻き取る際に取得した各種データであり、（ａ）は、巻取径と巻取張力との関係を、（ｂ）は、巻取径と接線方向応力との関係を、（ｃ）は、巻取径とウェブ層間の摩擦力との関係を示した図である。ウェブの巻取予定長さに対する実際の巻取長さの変化の割合と発生頻度との関係を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１乃至図４は、本発明の実施形態に係る巻取装置１を示す。該巻取装置１は、所謂ターレット式巻取装置と呼ばれるものであり、図示しない印刷機で印刷が施された薄くて柔らかい長尺状のプラスチックフィルムからなるウェブＷをロール状に巻き取って巻取ロール１１にするものである。尚、図１乃至図４は、本発明の巻取装置１の各構成が見え易くなるように描いている。

上記ウェブＷの巻取長さは、上記巻取装置１の生産ライン上流側に位置する工程の様々な要因によって大きくばらつくのが一般的に知られ、巻取予定長さを所定値Ｌとすると、図８に示すように、上記ウェブ長さにおけるばらつきの最小値Ｌ_ｍｉｎは、上記所定値Ｌの−１０％の値であり、ばらつきの最大値Ｌ_ｍａｘは、上記所定値Ｌの＋１０％の値である。

上記巻取装置１は、回転方向に等間隔に位置する４つのアーム部２１ａ〜２１ｄを有する略十字形状の回転体２を備え、該回転体２は、水平方向に所定の間隔をあけて対向するように一対設けられている。

一方の回転体２中央には、第１駆動モータ３が駆動連結され、上記両回転体２は、上記第１駆動モータ３の回転駆動により、正面視で時計回りに回転するようになっている。

上記各アーム部２１ａの先端間及び上記各アーム部２１ｃの先端間には、それぞれ巻取軸２２が回転可能に軸支され、上記各アーム部２１ｂの先端間及び上記各アーム部２１ｄの先端間には、それぞれガイドローラＧ１が回転可能に軸支されている。

上記各巻取軸２２には、それぞれ第２駆動モータ４が駆動連結され、該各第２駆動モータ４の回転駆動により、上記各巻取軸２２は、正面視で時計回りに回転するようになっている。

上記第１駆動モータ３の一側方下部（図１の紙面右側下部）には、上記回転体２から離れるにつれて上方に位置するように傾斜して延びる略Ｌ字状の装置固定側フレームＦが位置し、該装置固定側フレームＦの回転体２側には、上記ウェブＷを案内可能なガイドローラＧ２が回転可能に軸支されている。

また、上記第１駆動モータ３の一側方には、上記ガイドローラＧ２から離間した位置に上記ウェブＷを案内可能なガイドローラＧ３が設けられ、上記ウェブＷは、上記ガイドローラＧ３及びガイドローラＧ２に順に案内されながら上記第１駆動モータ３の一側方に位置する巻取軸２２の下方を搬送され、下側に位置するガイドローラＧ１によって略Ｖ字状に折り返されるとともに、上記第１駆動モータ３の他側方に位置する巻取軸２２に向かって搬送されて当該巻取軸２２に巻き取られるようになっている。

上記装置固定側フレームＦの上記ガイドローラＧ２近傍には、上記ウェブＷを切断する切断装置５（切断手段）が配設されている。

該切断装置５は、上端が上記装置固定側フレームＦに回動可能に軸支された切断フレーム５ａを備え、該切断フレーム５ａは、水平方向に所定の間隔をあけて対向するように一対設けられている。

上記両切断フレーム５ａの下端間には、刃部５ｂが設けられ、図２に示すように、上記両切断フレーム５ａが上方に回動することにより、上記刃部５ｂで搬送中のウェブＷを幅方向に切断するようになっている。

上記装置固定側フレームＦの反回転体２側には、一端が上記装置固定側フレームＦに回動可能に軸支された回動フレーム６が水平方向に所定の間隔をあけて一対設けられ、上記両回動フレーム６は、上記回転体２に近づくにつれて下方に位置するように傾斜して延びている。

上記両回動フレーム６の他端間には、押付ローラ７が正面視で反時計回りに回転可能に軸支され、該押付ローラ７と上記回動フレーム６とで押付機構８を構成している。

上記押付ローラ７は、上記両回動フレーム６が上方に回動することにより、搬送中のウェブＷを上記第１駆動モータ３の一側方に位置する巻取軸２２に押し付けるようになっている。

上記第１駆動モータ３の一側方に位置する巻取軸２２上方には、噴霧状の水を下方に吹き出して上記巻取軸２２外周面に水を付着させる水付着装置９が配設されている。

上記第１駆動モータ３、各第２駆動モータ４、上記切断装置５、上記押付機構８及び上記水付着装置９には、制御装置（制御手段）１０が接続されている。

該制御装置１０は、上記ウェブＷを上記第１駆動モータ３の他側方に位置する巻取軸２２で巻き取る際、当該巻取軸２２を回転させる第２駆動モータ４に、図５に示すように、上記巻取軸２２で上記ウェブＷを巻き取る際の巻取張力Ｔを上記巻取軸２２の径方向座標に関して表す張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）（ｘは巻取長さ）で制御するよう作動信号を出力している（図５に実線で示す）。

上記制御装置１０は、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θ、ウェブＷ層間における摩擦力Ｆ及びすべりが生じ始める臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを少なくともパラメータとする目的関数と、上記ウェブＷの巻取予定長さが所定値Ｌで、且つ、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θがゼロ以上であるとともに上記摩擦力Ｆが上記臨界摩擦力Ｆ_ｃｒ以上となるよう上記目的関数を制約する制約関数とに基づき、該制約関数の条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算した張力関数をＴ_ａ＝ｇ（ｘ）（ｘは巻取長さ）とすると（図５に破線で示す）、ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＞ｇ（Ｌ_ｍｉｎ）、ｆ（Ｌ_ｍａｘ）＜ｇ（Ｌ）を満たすよう上記第２駆動モータ４に作動信号を出力するようになっている。

上記張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）についてさらに詳述すると、上記Ｔ＝ｆ（ｘ）のｘ＜Ｌ_ｍｉｎは、上記目的関数と、上記ウェブＷの巻取予定長さを所定値Ｌ_ｍｉｎとした上記制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である円周方向応力σ_θがゼロに近づくように、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくように演算して得た張力関数となっている。

尚、上述の巻取張力Ｔ、Ｔ_ａの張力関数は、例えば、特開２０１２−４６２６１号公報に開示されている数式を用いて演算されている。

また、上記Ｔ＝ｆ（ｘ）のＬ_ｍｉｎ≦ｘ＜Ｌ_ｍａｘの区間は、Ｔ＝ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）の一定の値となっている。

そして、上記制御装置１０は、上記巻取中の巻取軸２２がウェブＷをロール状に所定量巻き取って巻取終了間近になると、図２に示すように、上記第１駆動モータ３の一側方に位置する未巻取の巻取軸２２を回転させる第２駆動モータ４に当該未巻取の巻取軸２２を回転させるように作動信号を出力するとともに、上記水付着装置９から噴霧状の水を吹き出して上記未巻取の巻取軸２２外周面に水が付着するように水付着装置９に作動信号を出力し、且つ、上記回動フレーム６を回動させて上記押付ローラ７で搬送中のウェブＷを未巻取の巻取軸２２外周面に押し付けるように上記押付機構８に作動信号を出力するようになっている。

さらに、上記制御装置１０は、上記押付ローラ７で搬送中のウェブＷを未巻取の巻取軸２２外周面に押し付けた状態で、上記未巻取の巻取軸２２と巻取中の巻取軸２２との間のウェブ搬送方向上流側で上記切断フレーム５ａを回動させて上記刃部５ｂにより上記ウェブＷを切断するように上記切断装置５に作動信号を出力するとともに、上記未巻取の巻取軸２２を回転させる第２駆動モータ４に上記ウェブＷの巻取開始時の巻取張力Ｔが張力関数Ｔ＝ｆ（０）の値になるように作動信号を出力するようになっている。

そして、巻き取りを終了して上記第１駆動モータ３の他側方に位置する巻取軸２２を回転体２から取り外した後、上記制御装置１０は、上記回転体２を回転させる上記第１駆動モータ３に、当該第１駆動モータ３の一側方に位置してウェブＷを巻き取る巻取軸２２を上記第１駆動モータ３の他側方まで移動させるように作動信号を出力するようになっている。

次に、上記巻取装置１におけるウェブＷの巻取動作について説明する。

まず、図１に示すように、第１駆動モータ３の他側方に位置する巻取軸２２を回転させてウェブＷに加わる巻取張力Ｔが予め設定された初期値（Ｔ＝ｆ（０））から張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）となるように巻取軸２２でウェブＷを巻き取る（図５参照）。

次いで、巻取中の巻取軸２２から未巻取の巻取軸２２に上記ウェブＷを移行させる過程において、上記第１駆動モータ３の一側方に位置する未巻取の巻取軸２２を回転させるとともに、当該巻取軸２２外周面に水付着装置９で水を付着させる。

その後、回転する未巻取の巻取軸２２の外周面に押付ローラ７で搬送中のウェブＷを押し付けるとともに、ウェブＷを未巻取の巻取軸２２外周面に押し付けた状態で、上記未巻取の巻取軸２２と巻取中の巻取軸２２との間のウェブ搬送方向上流側において切断装置５でウェブＷを切断し、ウェブＷの巻取開始時の巻取張力Ｔが上記初期値（Ｔ＝ｆ（０））となるように制御する。

しかる後、上記第１駆動モータ３の他側方に位置する巻き取りを終了した巻取軸２２を回転体２から取り外した後、回転体２を１８０度回転させて上記第１駆動モータ３の一側方に位置してウェブＷを巻き取り始めた巻取軸２２を上記第１駆動モータ３の他側方まで移動させる。

このように、上述の動作を繰り返すことにより、巻取装置１を停止させることなく各巻取軸２２でのウェブＷの巻取作業を行う。

次に、従来の巻取装置と本発明の巻取装置１とをそれぞれ用いて実験した結果について説明する。

図６は、上記巻取張力Ｔ_ａの張力関数Ｔ_ａ＝ｇ（ｘ）でウェブＷを巻き取った際の各種データである。

図６（ａ）のｄ_ａ１は、実際の巻取長さが巻取予定長さＬと同じ２０００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．６９：ｒ_ｃは巻取軸２２の径で０．０５ｍとする）のときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと巻取張力Ｔ_ａとの関係を示しており、このときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図６（ｂ）のｄ_ａ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図６（ｃ）のｄ_ａ３に示す。尚、臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを５０ｋＮとしている。

次に、実際の巻取長さが、巻取予定長さＬのばらつきの最小値Ｌ_ｍｉｎである１８００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．５７）となったときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図６（ｂ）のｄ_ｂ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図６（ｃ）のｄ_ｂ３に示す。

ｄ_ｂ２の結果から判るように、接線方向応力σ_θが負にならないのでシワが発生することはないが、ｄ_ｂ３の結果から判るように、巻取ロール１１の最外層から１５％の位置であるｒ／ｒ_ｃ＝２．２の位置において摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを下回っており、巻取ロール１１にすべりが発生する可能性が高くなっている。これは、予定された巻取径ｒ／ｒ_ｃに達する前にウェブＷの巻き取りが終了してしまうことにより、巻取終了間際においてウェブＷ層間に必要な摩擦力Ｆとするための巻取張力Ｔ_ａが付与されなくなるからである。

また、実際の巻取長さが、巻取予定長さＬのばらつきの最大値Ｌ_ｍａｘである２２００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．７９）となったときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図６（ｂ）のｄ_ｃ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図６（ｃ）のｄ_ｃ３に示す。

ｄ_ｃ３の結果から判るように、ウェブＷ層間の摩擦力Ｆが巻取終了間際で大きくなり、すべりが発生することはないが、ｄ_ｃ２の結果から判るように、巻取ロール１１の最外層付近で接線方向応力σ_θが負になる領域があり、シワが発生する可能性が高くなっている。これは、ウェブＷ層間の摩擦力Ｆが大きくなり過ぎたことで巻取ロール１１の最外層付近の接線方向応力σ_θが負になってしまったものと考えられる。

これら図６のデータが示すように、従来の如き方法で導き出された張力関数Ｔ_ａ＝ｇ（ｘ）でウェブＷの巻き取りを制御すると、巻取長さがばらついたときにシワやすべりが発生してしまう可能性がある。

一方、図７は、本発明で導き出された巻取張力Ｔの張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）でウェブＷを巻き取った際の各種データである。

図７（ａ）のＤ_ａ１は、実際の巻取長さが巻取予定長さＬと同じ２０００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．６９）のときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと巻取張力Ｔとの関係を示しており、このときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図７（ｂ）のＤ_ａ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図７（ｃ）のＤ_ａ３に示す。

次に、実際の巻取長さが、巻取予定長さＬのばらつきの最小値Ｌ_ｍｉｎである１８００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．５７）となったときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図７（ｂ）のＤ_ｂ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図７（ｃ）のＤ_ｂ３に示す。

また、実際の巻取長さが、巻取予定長さＬのばらつきの最大値Ｌ_ｍａｘである２２００ｍ（巻取径ｒ／ｒ_ｃ＝２．７９）となったときの巻取径ｒ／ｒ_ｃと接線方向応力σ_θとの関係を図７（ｂ）のＤ_ｃ２に、巻取径ｒ／ｒ_ｃと摩擦力Ｆとの関係を図７（ｃ）のＤ_ｃ３に示す。

Ｄ_ｂ２及びＤ_ｃ２の結果から判るように、最小値Ｌ_ｍｉｎ及び最大値Ｌ_ｍａｘのどちらにおいても接線方向応力σ_θにおいて負にならず、ウェブＷに圧縮応力が発生していない。したがって、本発明で導き出された巻取張力Ｔの張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）でウェブＷを巻き取る場合、実際の巻取長さが巻取予定長さＬに対して±１０％ばらついていてもシワの発生を抑制することができる。

また、Ｄ_ｂ３及びＤ_ｃ３の結果から判るように、巻取径がｒ／ｒ_ｃ＜２．３８の領域ではウェブＷの層間摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒより下回ることがなく、ｒ／ｒ_ｃ≧２．３８（最外層から７％の位置）でウェブＷの層間摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒより下回っている。したがって、実際の巻取長さが巻取予定長さＬに対して±１０％ばらついていても従来の如き方法で導き出された張力関数Ｔ_ａ＝ｇ（ｘ）で制御するより最大巻取径ｒ／ｒ_ｃが大きい状態ですべりの発生を抑制することができる。

尚、図８は、巻取予定長さＬに対して実際の巻取装置１で巻き取るウェブＷの巻取長さの変化した割合とその頻度との関係を示すデータであり、頻度のばらつきを考慮すると、−１０％〜１０％程度（平均値±３σ）ウェブＷの巻取長さが変化することが判る。例えば、Ｌが２０００ｍｍの場合、ウェブＷの巻取長さは１８００〜２２００ｍのばらつきが発生し、Ｌが４０００ｍの場合、ウェブＷの巻取長さは、３６００〜４４００ｍのばらつきが発生することが判った。

以上より、本発明の実施形態によると、巻取予定長さＬより実際のウェブＷの巻取長さが長くなっても、巻取終了間際において巻取ロール１１の最外層付近におけるウェブＷ層間に働く摩擦力Ｆが高くなり過ぎないので、巻取ロール１１の最外層付近における接線方向応力σ_θが負に転じ難くなり、シワの発生を抑制することができる。一方、巻取予定長さＬより実際のウェブＷの巻取長さが短くなっても、巻取終了間際において巻取ロール１１の最外層付近におけるウェブＷ層間に働く摩擦力Ｆが低くなり過ぎないので、巻取ロール１１の最外層付近における摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを下回り難くなり、ウェブＷのすべりの発生を抑制することができる。このように、ウェブＷの巻取長さが大きくばらついても、シワやすべりといった巻取時の不具合発生を抑制することができる。

また、ウェブＷを巻き取る際、巻取開始から巻取終了間際までの区間において巻取ロール１１のウェブＷ層間における接線方向応力σ_θがゼロ以上に維持されるとともに、ウェブＷ層間における摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒ以上に維持されるようになるので、巻取ロール１１の中途部におけるシワやすべりの発生を抑制することができる。

さらに、塗工や印刷の業界では、例えば、２０００ｍｍの巻取予定長さＬに対して実際の巻取長さが１８００ｍｍ〜２２００ｍｍ程度ばらつくが、このように巻取予定長さＬに対して実際の巻取長さが±１０％ばらついてもシワやすべりといった巻取時の不具合発生を抑制することができる。

それに加えて、２つの巻取軸２２間において、ウェブＷの搬送を止めることなくウェブＷの移行を行うことができる本発明の実施形態の如き巻取装置１においても、各巻取軸２２で巻き取られた巻取ロール１１にシワやすべりといった巻取時の不具合を発生しないようにできる。

そして、上記巻取装置１では、巻取終了間際におけるウェブＷに加わる巻取張力が一定になるので、巻取軸２２間のウェブＷの移行時（ウェブ切断時）において、ウェブＷを案内するガイドローラＧ１，Ｇ２，Ｇ３の撓み量の変化が小さくなり、巻取終了間際のウェブＷの搬送経路が変化し難くなることで巻取不良の発生を抑制することができる。

尚、本発明の実施形態では、ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＜ｆ（０）となっているが、Ｔ＝ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＝ｆ（０）を満たす張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）で巻取張力Ｔを制御してもよい。そうすると、巻取軸２２間のウェブＷの移行時（ウェブ切断時）におけるウェブＷを案内するガイドローラＧ１，Ｇ２，Ｇ３の撓み量の変化がさらに小さくなるので、ウェブＷ移行時にウェブＷの搬送経路が大きく変化して巻取不良が引き起こされるといったことを確実に防止することができる。

また、本発明の実施形態では、巻取装置１が２つの巻取軸２２を備えているが、複数の巻取軸２２を備えたものであってもよい。

また、本発明の実施形態では、Ｔ＝ｆ（ｘ）のｘ＜Ｌ_ｍｉｎの区間が、上記目的関数と、上記ウェブの巻取予定長さを所定値Ｌ_ｍｉｎとした上記制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算して得た張力関数で制御されているが、これに限らず、その他の理論で定義された張力関数で制御されていてもよい。

また、本発明の実施形態では、巻取装置１を印刷機で印刷が施されたウェブＷを巻き取るのに使用しているが、塗工装置で塗工が施されたウェブを巻き取るのにも使用してもよく、ウェブ状のものを巻き取るのであればその他の設備でも使用できる。

本発明は、プラスチックフィルム等からなる長尺状のウェブを巻き取る巻取装置に適している。

１巻取装置
４第２駆動モータ
５切断装置（切断手段）
８押付機構（押付手段）
１０制御装置（制御手段）
２２巻取軸
Ｌ巻取予定長さ
Ｌ_ｍｉｎ巻取長さの最小値
Ｌ_ｍａｘ巻取長さの最大値
Ｔ、Ｔ_ａ巻取張力
Ｗウェブ
Ｆ摩擦力
Ｆ_ｃｒ臨界摩擦力
σ_θ 円周方向応力

Claims

連続して搬送される長尺状のウェブを回転動作によりロール状に巻き取って巻取ロールにする巻取軸と、
該巻取軸に駆動連結された駆動モータと、
該駆動モータに接続され、上記巻取軸で上記ウェブを巻き取る際の巻取張力Ｔを上記巻取軸の径方向座標に関して表す張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）（ｘは巻取長さ）で制御するよう上記駆動モータに作動信号を出力する制御手段とを備え、
該制御手段は、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θ、ウェブ層間における摩擦力Ｆ及びすべりが生じ始める臨界摩擦力Ｆ_ｃｒを少なくともパラメータとする目的関数と、上記ウェブの巻取予定長さが所定値Ｌで、且つ、上記巻取ロール内部の接線方向応力σ_θがゼロ以上であるとともに上記摩擦力Ｆが上記臨界摩擦力Ｆ_ｃｒ以上となるよう上記目的関数を制約する制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算して得た張力関数Ｔ_ａをＴ_ａ＝ｇ（ｘ）（ｘは巻取長さ）とし、ウェブの巻取長さのばらつきの最小値をＬ_ｍｉｎ、最大値をＬ_ｍａｘとすると、上記張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）のＬ _ｍｉｎ ≦ｘ＜Ｌ _ｍａｘの区間が、張力関数Ｔ＝ｆ（Ｌ _ｍｉｎ）の一定の値となるように、且つ、ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＞ｇ（Ｌ_ｍｉｎ）、ｆ（Ｌ_ｍａｘ）＜ｇ（Ｌ）を満たすよう上記駆動モータに作動信号を出力することを特徴とする巻取装置。
請求項１に記載の巻取装置において、
上記張力関数Ｔ＝ｆ（ｘ）のｘ＜Ｌ_ｍｉｎの区間は、上記目的関数と、上記ウェブの巻取予定長さを所定値Ｌ_ｍｉｎとした上記制約関数とに基づき、該制約関数の設定条件下で上記目的関数である接線方向応力σ_θがゼロに近づくよう、且つ、摩擦力Ｆが臨界摩擦力Ｆ_ｃｒに近づくよう演算して得た張力関数であることを特徴とする巻取装置。
請求項１又は２に記載の巻取装置において、
上記最小値Ｌ_ｍｉｎは、上記所定値Ｌの−１０％の値であり、上記最大値Ｌ_ｍａｘは、上記所定値Ｌの＋１０％の値であることを特徴とする巻取装置。
請求項１から３のいずれか１つに記載の巻取装置において、
上記ウェブを切断する切断手段を備え、
上記巻取軸は、複数設けられ、
上記駆動モータは、複数設けられて上記各巻取軸にそれぞれ駆動連結され、
上記制御手段は、上記切断手段にも接続され、上記ウェブを上記各巻取軸のうちの１つに巻き取る終了間際には、次にウェブを巻き取る未巻取の巻取軸を回転させる駆動モータに当該未巻取の巻取軸を回転させるように作動信号に出力し、且つ、上記未巻取の巻取軸と巻取中の巻取軸との間のウェブ搬送方向上流側で上記ウェブを切断するように上記切断手段に作動信号を出力し、上記未巻取の巻取軸でウェブを巻き取り始める直前に、上記未巻取の巻取軸を回転させる駆動モータに上記ウェブの巻取開始時の巻取張力Ｔが張力関数Ｔ＝ｆ（０）の値になるように作動信号を出力することを特徴とする巻取装置。
請求項４に記載の巻取装置において、
上記張力関数Ｔ＝ｆ（Ｌ_ｍｉｎ）＝ｆ（０）であることを特徴とする巻取装置。