巻硬度調節装置および方法
【課題】幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置とそれに適用される方法の提供。
【解決手段】形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、目標とする押圧力に一致する押圧力をタッチローラに作用させる押圧手段とを備えるようにした。
【解決手段】形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、目標とする押圧力に一致する押圧力をタッチローラに作用させる押圧手段とを備えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェブの巻取体を形成する技術分野に属する。特に、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙、プラスチックフィルム等のウェブ（長尺シート）を巻き取った巻取体の巻姿を左右する重要な要因の一つに、巻き取り時における巻取体への空気巻込量がある。この空気巻込量が多すぎると、巻取体の巻硬度が低すぎて巻ズレが生じることがある。反対に、空気巻込量が少なすぎると、巻取体の巻硬度が高すぎて、ウエブの幅方向に厚さのムラに起因する巻シワが生じることがある。したがって、良好な巻姿の巻取体を得るためには、巻取体への空気巻込量は適切な範囲内に制御されなければならない。
この目的を達成する方法として、ウエブ巻取装置において、巻取体の巻径、巻長、ウエブ厚み、巻取コア径を予め測定しておき、巻取中の巻取体径の計測結果から空気巻込量を一定の周期で演算する空気巻き込み量の演算手段と所望の空気巻込量にする為に巻取速度、巻取張力、タッチロール押し付け力等の条件を制御する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
また、この目的を達成する方法として、巻取体における巻径の分布、巻硬度、等を所定範囲とする方法も提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平５−１０４１３７
【特許文献２】特開平４−２８０７６６
【特許文献３】特開平２００３−２６６５２５
【０００３】
しかし、これらの従来方法においては絵柄を印刷する等によるウェブの厚さのムラは考慮されておらず、周面に段差を有する巻取体となることが避けられない。その結果、巻取体の幅方向に巻シワが発生して製品不良となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る巻硬度調節装置は、形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、前記計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧手段とを備えるようにしたものである。
また、本発明の請求項２に係る巻硬度調節装置は、請求項１に係る巻硬度調節装置において、前記巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、前記タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置であるようにしたものである。
また、本発明の請求項３に係る巻硬度調節装置は、請求項１に係る巻硬度調節装置において、前記タッチローラが押圧する部位を前記巻取体の軸方向に移動する移動手段を備え、前記移動手段は前記計測した巻径の大きい部位に前記タッチローラを移動するようにしたものである。
また、本発明の請求項４に係る巻硬度調節装置は、請求項１〜３のいずれかに係る巻硬度調節装置において、前記タッチローラは複数のタッチローラであって、前記計測した巻径の大きい複数の部位を押圧するようにしたものである。
また、本発明の請求項５に係る巻硬度調節方法は、形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測過程と、前記計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラを配置する配置過程と、前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算過程と、前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧過程とを有するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に係る巻硬度調節装置によれば、巻径計測手段により形成中の巻取体における巻径が軸方向の複数個所において計測され、タッチローラにより計測した巻径の大きい巻取体の部位が押圧され、押圧力演算手段により計測した巻径に基づいて目標とする押圧力が演算され、押圧手段により目標とする押圧力に一致する押圧力がタッチローラに作用する。すなわち、巻径の大きい巻取体の部位における空気巻込量が少なくなり巻径が均一化する。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置が提供される。
また、本発明の請求項２に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１に係る巻硬度調節装置において、巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置である。したがって、絵柄が主因で幅方向に厚さのムラが存在するウェブに対して巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させることがなくなる。また、絵柄面積率は巻き取り前の計測が可能であるから、巻き始めから適正な巻硬度調節を行うことができる。
また、本発明の請求項３に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１に係る巻硬度調節装置において、タッチローラが押圧する部位を巻取体の軸方向に移動する移動手段により、計測した巻径の大きい部位にタッチローラが移動される。したがって、計測した巻径の大きい部位へのタッチローラの移動を自動で行うことができる。
また、本発明の請求項４に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１〜３のいずれかに係る巻硬度調節装置において、タッチローラは複数のタッチローラであって、計測した巻径の大きい複数の部位を押圧する。したがって、複数個所において幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させることがなくなる。
また、本発明の請求項５に係る巻硬度調節方法によれば、巻径計測過程において形成中の巻取体における巻径が軸方向の複数個所において計測され、配置過程において計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラが配置され、押圧力演算過程において計測した巻径に基づいて目標とする押圧力が演算され、押圧過程において目標とする押圧力に一致する押圧力がタッチローラに作用する。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節方法置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。本発明の巻硬度調節方法置における構成の一例を図１に示す。図１において、１はタッチローラ、２は押圧手段、３は巻径計測手段、４は移動手段、５はデータ処理装置、６は記憶部、６１は絵柄面積率、６２はタッチローラ位置、６３は巻径、６４は押圧力、７は演算部、７１は配置演算手段、７２は押圧力演算手段、１００は巻取体、１０１はウェブである。
タッチローラ１はウェブ１０１を巻き取ることによって得られた巻取体１００の周面に接触して押圧するローラである。タッチローラ１は巻取体１００における巻径の大きい部位を押圧するように配置される。巻取体１００の全幅ではなく特定部位だけを押圧するために、タッチローラ１の幅は巻取体１００の幅に対して数分の１の幅となっている。タッチローラ１は、図１においては１つだけが示されているが、一般的には複数のタッチローラ１であって、それらが干渉することがないように配置され、巻取体１００の周面の複数個所を押圧する。
タッチローラ１は、図１に一例を示すように、支持体によって回転自在に支持されている。支持体は、タッチローラ１における押圧力を伝達するとともに、タッチローラ１の押圧位置を規定する機能を有している。
【０００８】
押圧手段２は押圧力を発生させる手段である。押圧手段２はタッチローラ１の支持体を押圧することによりタッチローラ１が巻取体１００の周面を押圧する。押圧手段２は、たとえば、空気シリンダー等の周知のアクチュエータとそのアクチュエータを駆動する部分によって構成することができる。押圧手段２が発生する押圧力は、データ処理装置５の演算部７の押圧力演算手段７２によって演算された目標とする押圧力である。すなわち、押圧手段２は押圧力演算手段７２が出力する押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する機能を有している。
【０００９】
巻径計測手段３は形成中の巻取体１００における巻径を軸方向の複数個所において計測する手段である。巻径計測手段３による巻径の計測は巻径の軸方向の分布を計測すること、すなわち巻径の絶対値ではなく軸方向の部位による差異の計測を目的とする。したがって、巻径の差異だけを検出する構成の巻径計測手段を使用することができる。たとえば、巻取体１００の回転軸と平行方向の棒状支持体に複数個の非接触変位計を配列して、巻取体１００の周面に近接させて計測を行う。そして、巻取体１００の巻径が大きくなるにしたがって巻取体１００の周面に対して棒状支持体を後退させ常に一定の距離を維持するように構成する。巻径計測手段３が計測した巻径は、データ処理装置５の記憶部６に巻径６３として記憶が行われる。
【００１０】
移動手段４はタッチローラ１を巻取体１００の軸方向に移動する手段である。この移動によりタッチローラ１が巻取体１００を押圧する部位を巻取体１００の軸方向に変化させることができる。移動手段４は、図１に示す一例においては、タッチローラ１の支持体を移動することによりタッチローラ１を移動する構成となっている。移動手段４としては、たとえば、ボールスクリューとボールナットによりステップモータの駆動力が伝達され、リニアガイドによって支持されて直線移動するテーブルを有する機構、等の周知の直線移動機構を使用することができる。移動手段４によってタッチローラ１が移動する位置はデータ処理装置５の演算部７の配置演算手段７１によって演算された位置である。すなわち、移動手段４は配置演算手段７１が出力する位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する機能を有している。
【００１１】
データ処理装置５は本発明の巻硬度調節装置におけるデータ処理を行う部分である。データ処理装置５が行うデータ処理には巻径計測手段３によって計測された巻径に基づいてタッチローラ１の押圧力と配置の目標値を演算するデータ処理が含まれている。データ処理装置５は、たとえば、ＰＬＣ（programable logic controller）、パーソナルコンピュータ、等のデータ処理装置におけるハードウェアとソフトウェアによって実現することができる。
データ処理装置５の記憶部６は絵柄面積率６１、タッチローラ位置６２、巻径６３、押圧力６４を記憶する。
絵柄面積率６１はウェブ１０１の幅方向（走行方向に対して直角方向）における絵柄面積の分布を示すデータである。この絵柄面積率を得る方法としては、印刷版から得る方法（たとえば、特開平１０−２０６１３８）、印刷版の元データである刷版画像データから得る方法（たとえば、特開２００３−１４５７２０）等が周知であるから説明を省略する。ただし、ここでの絵柄面積率６１は、一色の印刷版の絵柄面積率の意味ではなく、ウェブ１０１に印刷が行なわれたすべての印刷版における絵柄面積率の総和（一色の場合を含む）としての絵柄面積率である。
【００１２】
タッチローラ位置６２は配置演算手段７１によって演算されたタッチローラ１の位置のデータである。したがって、移動手段４が位置を調節する動作をした後においては実際のタッチローラ１の位置を示すデータでもある。
巻径６３は巻径計測手段３によって計測された巻径をデータ処理装置５が入力したデータである。すなわち、巻取体１００の軸方向における巻取体１００の巻径の分布を示すデータである。
押圧力６４は押圧力演算手段７２によって演算された押圧力のデータである。したがって、押圧手段２が押圧力を調節する動作をした後においては、押圧手段２の押圧力を示すデータでもある。
【００１３】
データ処理装置５の演算部６は配置演算手段７１、押圧力演算手段７２を有する。
配置演算手段７１は絵柄面積率６１に基づいて、絵柄面積率６１の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。絵柄面積率６１の分布において複数の極大値が存在するときには、絶対値の大きい極大値の部位を優先させて複数のタッチローラ１を割り当て、割り当てられた極大値の部位を押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。
【００１４】
また、配置演算手段７１は巻径６３に基づいて、巻径６３の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。巻径６３の分布において複数の極大値が存在するときには、絶対値の大きい極大値の部位を優先させて複数のタッチローラ１を割り当て、割り当てられた極大値の部位を押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。
【００１５】
押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。そして、押圧力演算手段７２は差異が大きい部位のタッチローラ１の押圧力が大きく、差異が小さい部位のタッチローラ１の押圧力が小さくなるようにタッチローラ１の押圧力の目標値を演算する。押圧力演算手段７２は演算した押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。
【００１６】
以上、構成について説明した。次に、本発明の巻硬度調節装置における動作について説明する。最初に最小構成とした本発明の巻硬度調節装置における動作について説明する。最小構成の本発明の巻硬度調節装置における構成の一例を図２に示す。また、最小構成の本発明の巻硬度調節装置における動作の一例をフロー図として図３に示す。
最小構成の本発明の巻硬度調節装置は、図２（Ａ）に示すように、タッチローラはタッチローラ１ａ，１ｂの２つであり、巻径計測手段は巻径センサ３ａ，３ｂの２つである。図２（Ａ）に一例を示す巻取体においては、回転軸方向の２箇所の部位に絵柄が印刷されている。その絵柄が印刷された部位とタッチローラ１ａ，１ｂが押圧する部位とが一致している。また、巻径センサ３ａは絵柄が印刷されている部位の巻径を計測し、巻径センサ３ｂは絵柄が印刷されていない部位の巻径を計測する。
【００１７】
まず、図３のステップＳ１（２点で巻系）において、巻径センサ３ａ，３ｂ（巻径計測手段３）によって巻取体の巻径の計測が行われ絵柄が印刷されている部位の巻径Ｄａと絵柄が印刷されていない部位の巻径Ｄｂを得る。
次に、ステップＳ２（Ｄａ＝Ｄｂ）において、押圧力演算手段７２はＤａの値とＤｂの値とを比較し、その差が許容範囲内であれば、すなわちＤａ＝ＤｂとみなせるときにはステップＳ３に進み、そうでないときにはステップＳ４に進む。
次に、ステップＳ３（巻取り終了か？）において、巻き取りが終了しているときには巻硬度調節装置における処理を終了とする。巻き取りが終了していないときにはステップＳ１に戻って前述した以降の巻硬度調節装置における処理を継続する。
次に、ステップＳ４（Ｄａ＞Ｄｂ）において、押圧力演算手段７２はＤａの値とＤｂの値とを比較し、Ｄａ＞ＤｂであるときにはステップＳ５に進み、Ｄａ＜ＤｂであるときにはステップＳ６に進む。
【００１８】
次に、ステップＳ５（押圧力増加）において、押圧力演算手段７２はＤａとＤｂの間の差異の絶対値が小さければ押圧力の増加を小幅に行う演算を行い、差異の絶対値が大きければ押圧力の増加を大幅に行う演算を行う。すなわち、比例制御または比例制御に類似した制御演算を行う。押圧力演算手段７２は演算した目標とする押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧手段２に押圧力信号として出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。これにより、タッチローラ１ａ，１ｂの押圧力は増加する。そして、ステップＳ１に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【００１９】
次に、ステップＳ６（押圧力減少）において、押圧力演算手段７２はＤａとＤｂの間の差異の絶対値が小さければ押圧力の減少を小幅に行う演算を行い、差異の絶対値が大きければ押圧力の減少を大幅に行う演算を行う。すなわち、比例制御または比例制御に類似した制御演算を行う。押圧力演算手段７２は演算した目標とする押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧手段２に押圧力信号として出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。これにより、タッチローラ１ａ，１ｂの押圧力は減少する。そして、ステップＳ１に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【００２０】
本発明の巻硬度調節装置を適用して巻き取った巻取体の断面図を図２（Ｂ）に示す。図２（Ｂ）に示すように、ウェブ１０１の絵柄のある部位において空気層は薄く、絵柄のない部位において空気層が厚くなっている。巻硬度調節装置の上述の動作によって巻取体への空気巻込量を図２（Ｂ）に示すように調節することができる。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻き取りを行うことが可能となる。
【００２１】
次に、本発明の巻硬度調節装置における動作について上述とは別の一例を説明する。本発明の巻硬度調節装置における動作の別の一例をフロー図として図４に示す。この別の一例においてはタッチローラの位置と押圧力は巻き取り開始前にプリセットされる。
まず、図４のステップＳ１１（絵柄面積率読込）において、オペレータは絵柄面積率のデータファイルを巻硬度調節装置にダウンロードし記憶部６に絵柄面積率６１として保存する。
次に、ステップＳ１２（タッチローラ配置）において、配置演算手段７１は絵柄面積率６１に基づいて、タッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。移動手段４は位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する。
次に、ステップＳ１３（初期押圧力設定）において、オペレータは押圧力の初期値を巻硬度調節装置に設定し記憶部６に押圧力６４として保存する。押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。
【００２２】
次に、ステップＳ１４（巻取開始）において、ウェブ１０１を巻き取って巻取体１００を得るための巻き取りを開始する。
次に、ステップＳ１５（巻取終了）において、巻き取りが終了しているときには巻硬度調節装置における処理を終了とする。巻き取りが終了していないときにはステップＳ１６に進む。
次に、ステップＳ１６（複数個所巻径計測）において、巻径計測手段３は形成中の巻取体１００における巻径を軸方向の複数個所において計測する。巻径計測手段３が計測した巻径は、データ処理装置５の記憶部６に巻径６３として記憶が行われる。
次に、ステップＳ１７（巻径分布は許容範囲内？）において、押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。その差異が許容範囲内であるときにはステップＳ１５に戻って前述した以降のステップを繰り返す。そうでないときにはステップＳ１８に進む。
【００２３】
次に、ステップＳ１８（タッチローラ位置操作）において、配置演算手段７１は巻径６３に基づいて、巻径６３の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。移動手段４は位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する。
次に、ステップＳ１９（押圧力操作）において、押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。そして、押圧力演算手段７２は差異が大きい部位のタッチローラ１の押圧力が大きく、差異が小さい部位のタッチローラ１の押圧力が小さくなるようにタッチローラ１の押圧力の目標値を演算する。押圧力演算手段７２は演算した押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。そして、ステップＳ１５に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の巻硬度調節方法置における構成の一例を示す図である。
【図２】最小構成の本発明の巻硬度調節装置における構成の一例を示す図である。
【図３】最小構成の本発明の巻硬度調節装置における動作の一例を示すフロー図である。
【図４】本発明の巻硬度調節装置における動作の別の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１ａ，１ｂ タッチローラ
２ 押圧手段
３ 巻径計測手段
３ａ，３ｂ巻径センサ
４ 移動手段
５ データ処理装置
６ 記憶部
６１ 絵柄面積率
６２ タッチローラ位置
６３ 巻径
６４ 押圧力
７ 演算部
７１ 配置演算手段
７２ 押圧力演算手段
１００ 巻取体
１０１ ウェブ
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェブの巻取体を形成する技術分野に属する。特に、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
用紙、プラスチックフィルム等のウェブ（長尺シート）を巻き取った巻取体の巻姿を左右する重要な要因の一つに、巻き取り時における巻取体への空気巻込量がある。この空気巻込量が多すぎると、巻取体の巻硬度が低すぎて巻ズレが生じることがある。反対に、空気巻込量が少なすぎると、巻取体の巻硬度が高すぎて、ウエブの幅方向に厚さのムラに起因する巻シワが生じることがある。したがって、良好な巻姿の巻取体を得るためには、巻取体への空気巻込量は適切な範囲内に制御されなければならない。
この目的を達成する方法として、ウエブ巻取装置において、巻取体の巻径、巻長、ウエブ厚み、巻取コア径を予め測定しておき、巻取中の巻取体径の計測結果から空気巻込量を一定の周期で演算する空気巻き込み量の演算手段と所望の空気巻込量にする為に巻取速度、巻取張力、タッチロール押し付け力等の条件を制御する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
また、この目的を達成する方法として、巻取体における巻径の分布、巻硬度、等を所定範囲とする方法も提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平５−１０４１３７
【特許文献２】特開平４−２８０７６６
【特許文献３】特開平２００３−２６６５２５
【０００３】
しかし、これらの従来方法においては絵柄を印刷する等によるウェブの厚さのムラは考慮されておらず、周面に段差を有する巻取体となることが避けられない。その結果、巻取体の幅方向に巻シワが発生して製品不良となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る巻硬度調節装置は、形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、前記計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧手段とを備えるようにしたものである。
また、本発明の請求項２に係る巻硬度調節装置は、請求項１に係る巻硬度調節装置において、前記巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、前記タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置であるようにしたものである。
また、本発明の請求項３に係る巻硬度調節装置は、請求項１に係る巻硬度調節装置において、前記タッチローラが押圧する部位を前記巻取体の軸方向に移動する移動手段を備え、前記移動手段は前記計測した巻径の大きい部位に前記タッチローラを移動するようにしたものである。
また、本発明の請求項４に係る巻硬度調節装置は、請求項１〜３のいずれかに係る巻硬度調節装置において、前記タッチローラは複数のタッチローラであって、前記計測した巻径の大きい複数の部位を押圧するようにしたものである。
また、本発明の請求項５に係る巻硬度調節方法は、形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測過程と、前記計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラを配置する配置過程と、前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算過程と、前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧過程とを有するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に係る巻硬度調節装置によれば、巻径計測手段により形成中の巻取体における巻径が軸方向の複数個所において計測され、タッチローラにより計測した巻径の大きい巻取体の部位が押圧され、押圧力演算手段により計測した巻径に基づいて目標とする押圧力が演算され、押圧手段により目標とする押圧力に一致する押圧力がタッチローラに作用する。すなわち、巻径の大きい巻取体の部位における空気巻込量が少なくなり巻径が均一化する。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節装置が提供される。
また、本発明の請求項２に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１に係る巻硬度調節装置において、巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置である。したがって、絵柄が主因で幅方向に厚さのムラが存在するウェブに対して巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させることがなくなる。また、絵柄面積率は巻き取り前の計測が可能であるから、巻き始めから適正な巻硬度調節を行うことができる。
また、本発明の請求項３に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１に係る巻硬度調節装置において、タッチローラが押圧する部位を巻取体の軸方向に移動する移動手段により、計測した巻径の大きい部位にタッチローラが移動される。したがって、計測した巻径の大きい部位へのタッチローラの移動を自動で行うことができる。
また、本発明の請求項４に係る巻硬度調節装置によれば、請求項１〜３のいずれかに係る巻硬度調節装置において、タッチローラは複数のタッチローラであって、計測した巻径の大きい複数の部位を押圧する。したがって、複数個所において幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させることがなくなる。
また、本発明の請求項５に係る巻硬度調節方法によれば、巻径計測過程において形成中の巻取体における巻径が軸方向の複数個所において計測され、配置過程において計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラが配置され、押圧力演算過程において計測した巻径に基づいて目標とする押圧力が演算され、押圧過程において目標とする押圧力に一致する押圧力がタッチローラに作用する。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻硬度調節方法置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。本発明の巻硬度調節方法置における構成の一例を図１に示す。図１において、１はタッチローラ、２は押圧手段、３は巻径計測手段、４は移動手段、５はデータ処理装置、６は記憶部、６１は絵柄面積率、６２はタッチローラ位置、６３は巻径、６４は押圧力、７は演算部、７１は配置演算手段、７２は押圧力演算手段、１００は巻取体、１０１はウェブである。
タッチローラ１はウェブ１０１を巻き取ることによって得られた巻取体１００の周面に接触して押圧するローラである。タッチローラ１は巻取体１００における巻径の大きい部位を押圧するように配置される。巻取体１００の全幅ではなく特定部位だけを押圧するために、タッチローラ１の幅は巻取体１００の幅に対して数分の１の幅となっている。タッチローラ１は、図１においては１つだけが示されているが、一般的には複数のタッチローラ１であって、それらが干渉することがないように配置され、巻取体１００の周面の複数個所を押圧する。
タッチローラ１は、図１に一例を示すように、支持体によって回転自在に支持されている。支持体は、タッチローラ１における押圧力を伝達するとともに、タッチローラ１の押圧位置を規定する機能を有している。
【０００８】
押圧手段２は押圧力を発生させる手段である。押圧手段２はタッチローラ１の支持体を押圧することによりタッチローラ１が巻取体１００の周面を押圧する。押圧手段２は、たとえば、空気シリンダー等の周知のアクチュエータとそのアクチュエータを駆動する部分によって構成することができる。押圧手段２が発生する押圧力は、データ処理装置５の演算部７の押圧力演算手段７２によって演算された目標とする押圧力である。すなわち、押圧手段２は押圧力演算手段７２が出力する押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する機能を有している。
【０００９】
巻径計測手段３は形成中の巻取体１００における巻径を軸方向の複数個所において計測する手段である。巻径計測手段３による巻径の計測は巻径の軸方向の分布を計測すること、すなわち巻径の絶対値ではなく軸方向の部位による差異の計測を目的とする。したがって、巻径の差異だけを検出する構成の巻径計測手段を使用することができる。たとえば、巻取体１００の回転軸と平行方向の棒状支持体に複数個の非接触変位計を配列して、巻取体１００の周面に近接させて計測を行う。そして、巻取体１００の巻径が大きくなるにしたがって巻取体１００の周面に対して棒状支持体を後退させ常に一定の距離を維持するように構成する。巻径計測手段３が計測した巻径は、データ処理装置５の記憶部６に巻径６３として記憶が行われる。
【００１０】
移動手段４はタッチローラ１を巻取体１００の軸方向に移動する手段である。この移動によりタッチローラ１が巻取体１００を押圧する部位を巻取体１００の軸方向に変化させることができる。移動手段４は、図１に示す一例においては、タッチローラ１の支持体を移動することによりタッチローラ１を移動する構成となっている。移動手段４としては、たとえば、ボールスクリューとボールナットによりステップモータの駆動力が伝達され、リニアガイドによって支持されて直線移動するテーブルを有する機構、等の周知の直線移動機構を使用することができる。移動手段４によってタッチローラ１が移動する位置はデータ処理装置５の演算部７の配置演算手段７１によって演算された位置である。すなわち、移動手段４は配置演算手段７１が出力する位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する機能を有している。
【００１１】
データ処理装置５は本発明の巻硬度調節装置におけるデータ処理を行う部分である。データ処理装置５が行うデータ処理には巻径計測手段３によって計測された巻径に基づいてタッチローラ１の押圧力と配置の目標値を演算するデータ処理が含まれている。データ処理装置５は、たとえば、ＰＬＣ（programable logic controller）、パーソナルコンピュータ、等のデータ処理装置におけるハードウェアとソフトウェアによって実現することができる。
データ処理装置５の記憶部６は絵柄面積率６１、タッチローラ位置６２、巻径６３、押圧力６４を記憶する。
絵柄面積率６１はウェブ１０１の幅方向（走行方向に対して直角方向）における絵柄面積の分布を示すデータである。この絵柄面積率を得る方法としては、印刷版から得る方法（たとえば、特開平１０−２０６１３８）、印刷版の元データである刷版画像データから得る方法（たとえば、特開２００３−１４５７２０）等が周知であるから説明を省略する。ただし、ここでの絵柄面積率６１は、一色の印刷版の絵柄面積率の意味ではなく、ウェブ１０１に印刷が行なわれたすべての印刷版における絵柄面積率の総和（一色の場合を含む）としての絵柄面積率である。
【００１２】
タッチローラ位置６２は配置演算手段７１によって演算されたタッチローラ１の位置のデータである。したがって、移動手段４が位置を調節する動作をした後においては実際のタッチローラ１の位置を示すデータでもある。
巻径６３は巻径計測手段３によって計測された巻径をデータ処理装置５が入力したデータである。すなわち、巻取体１００の軸方向における巻取体１００の巻径の分布を示すデータである。
押圧力６４は押圧力演算手段７２によって演算された押圧力のデータである。したがって、押圧手段２が押圧力を調節する動作をした後においては、押圧手段２の押圧力を示すデータでもある。
【００１３】
データ処理装置５の演算部６は配置演算手段７１、押圧力演算手段７２を有する。
配置演算手段７１は絵柄面積率６１に基づいて、絵柄面積率６１の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。絵柄面積率６１の分布において複数の極大値が存在するときには、絶対値の大きい極大値の部位を優先させて複数のタッチローラ１を割り当て、割り当てられた極大値の部位を押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。
【００１４】
また、配置演算手段７１は巻径６３に基づいて、巻径６３の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。巻径６３の分布において複数の極大値が存在するときには、絶対値の大きい極大値の部位を優先させて複数のタッチローラ１を割り当て、割り当てられた極大値の部位を押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。
【００１５】
押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。そして、押圧力演算手段７２は差異が大きい部位のタッチローラ１の押圧力が大きく、差異が小さい部位のタッチローラ１の押圧力が小さくなるようにタッチローラ１の押圧力の目標値を演算する。押圧力演算手段７２は演算した押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。
【００１６】
以上、構成について説明した。次に、本発明の巻硬度調節装置における動作について説明する。最初に最小構成とした本発明の巻硬度調節装置における動作について説明する。最小構成の本発明の巻硬度調節装置における構成の一例を図２に示す。また、最小構成の本発明の巻硬度調節装置における動作の一例をフロー図として図３に示す。
最小構成の本発明の巻硬度調節装置は、図２（Ａ）に示すように、タッチローラはタッチローラ１ａ，１ｂの２つであり、巻径計測手段は巻径センサ３ａ，３ｂの２つである。図２（Ａ）に一例を示す巻取体においては、回転軸方向の２箇所の部位に絵柄が印刷されている。その絵柄が印刷された部位とタッチローラ１ａ，１ｂが押圧する部位とが一致している。また、巻径センサ３ａは絵柄が印刷されている部位の巻径を計測し、巻径センサ３ｂは絵柄が印刷されていない部位の巻径を計測する。
【００１７】
まず、図３のステップＳ１（２点で巻系）において、巻径センサ３ａ，３ｂ（巻径計測手段３）によって巻取体の巻径の計測が行われ絵柄が印刷されている部位の巻径Ｄａと絵柄が印刷されていない部位の巻径Ｄｂを得る。
次に、ステップＳ２（Ｄａ＝Ｄｂ）において、押圧力演算手段７２はＤａの値とＤｂの値とを比較し、その差が許容範囲内であれば、すなわちＤａ＝ＤｂとみなせるときにはステップＳ３に進み、そうでないときにはステップＳ４に進む。
次に、ステップＳ３（巻取り終了か？）において、巻き取りが終了しているときには巻硬度調節装置における処理を終了とする。巻き取りが終了していないときにはステップＳ１に戻って前述した以降の巻硬度調節装置における処理を継続する。
次に、ステップＳ４（Ｄａ＞Ｄｂ）において、押圧力演算手段７２はＤａの値とＤｂの値とを比較し、Ｄａ＞ＤｂであるときにはステップＳ５に進み、Ｄａ＜ＤｂであるときにはステップＳ６に進む。
【００１８】
次に、ステップＳ５（押圧力増加）において、押圧力演算手段７２はＤａとＤｂの間の差異の絶対値が小さければ押圧力の増加を小幅に行う演算を行い、差異の絶対値が大きければ押圧力の増加を大幅に行う演算を行う。すなわち、比例制御または比例制御に類似した制御演算を行う。押圧力演算手段７２は演算した目標とする押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧手段２に押圧力信号として出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。これにより、タッチローラ１ａ，１ｂの押圧力は増加する。そして、ステップＳ１に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【００１９】
次に、ステップＳ６（押圧力減少）において、押圧力演算手段７２はＤａとＤｂの間の差異の絶対値が小さければ押圧力の減少を小幅に行う演算を行い、差異の絶対値が大きければ押圧力の減少を大幅に行う演算を行う。すなわち、比例制御または比例制御に類似した制御演算を行う。押圧力演算手段７２は演算した目標とする押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧手段２に押圧力信号として出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。これにより、タッチローラ１ａ，１ｂの押圧力は減少する。そして、ステップＳ１に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【００２０】
本発明の巻硬度調節装置を適用して巻き取った巻取体の断面図を図２（Ｂ）に示す。図２（Ｂ）に示すように、ウェブ１０１の絵柄のある部位において空気層は薄く、絵柄のない部位において空気層が厚くなっている。巻硬度調節装置の上述の動作によって巻取体への空気巻込量を図２（Ｂ）に示すように調節することができる。したがって、幅方向に厚さのムラが存在するウェブであっても巻ズレ、巻シワ等の巻不良を発生させない巻き取りを行うことが可能となる。
【００２１】
次に、本発明の巻硬度調節装置における動作について上述とは別の一例を説明する。本発明の巻硬度調節装置における動作の別の一例をフロー図として図４に示す。この別の一例においてはタッチローラの位置と押圧力は巻き取り開始前にプリセットされる。
まず、図４のステップＳ１１（絵柄面積率読込）において、オペレータは絵柄面積率のデータファイルを巻硬度調節装置にダウンロードし記憶部６に絵柄面積率６１として保存する。
次に、ステップＳ１２（タッチローラ配置）において、配置演算手段７１は絵柄面積率６１に基づいて、タッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。移動手段４は位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する。
次に、ステップＳ１３（初期押圧力設定）において、オペレータは押圧力の初期値を巻硬度調節装置に設定し記憶部６に押圧力６４として保存する。押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。
【００２２】
次に、ステップＳ１４（巻取開始）において、ウェブ１０１を巻き取って巻取体１００を得るための巻き取りを開始する。
次に、ステップＳ１５（巻取終了）において、巻き取りが終了しているときには巻硬度調節装置における処理を終了とする。巻き取りが終了していないときにはステップＳ１６に進む。
次に、ステップＳ１６（複数個所巻径計測）において、巻径計測手段３は形成中の巻取体１００における巻径を軸方向の複数個所において計測する。巻径計測手段３が計測した巻径は、データ処理装置５の記憶部６に巻径６３として記憶が行われる。
次に、ステップＳ１７（巻径分布は許容範囲内？）において、押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。その差異が許容範囲内であるときにはステップＳ１５に戻って前述した以降のステップを繰り返す。そうでないときにはステップＳ１８に進む。
【００２３】
次に、ステップＳ１８（タッチローラ位置操作）において、配置演算手段７１は巻径６３に基づいて、巻径６３の大きい部位をタッチローラ１が押圧するようにタッチローラ１の配置の目標値を演算する。配置演算手段７１は演算したタッチローラ１の配置をタッチローラ位置６２として記憶部６に記憶する。また、配置演算手段７１はタッチローラ位置６２を位置信号として移動手段４に出力する。移動手段４は位置信号を入力し、その位置信号が指示する位置（目標位置）に対してタッチローラ１の位置（到達位置）が一致するように位置を調節する。
次に、ステップＳ１９（押圧力操作）において、押圧力演算手段７２は巻径６３に基づいて巻径６３の分布における大きい部位と巻径６３の小さい部位との差異を演算する。そして、押圧力演算手段７２は差異が大きい部位のタッチローラ１の押圧力が大きく、差異が小さい部位のタッチローラ１の押圧力が小さくなるようにタッチローラ１の押圧力の目標値を演算する。押圧力演算手段７２は演算した押圧力を押圧力６４として記憶部６に記憶する。また、押圧力演算手段７２は押圧力６４を押圧力信号として押圧手段２に出力する。押圧手段２は押圧力信号を入力し、その押圧力信号が指示する押圧力（目標押圧力）に対して発生させる押圧力（発生押圧力）が一致するように押圧力を調節する。そして、ステップＳ１５に戻って前述した以降のステップを繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の巻硬度調節方法置における構成の一例を示す図である。
【図２】最小構成の本発明の巻硬度調節装置における構成の一例を示す図である。
【図３】最小構成の本発明の巻硬度調節装置における動作の一例を示すフロー図である。
【図４】本発明の巻硬度調節装置における動作の別の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１ａ，１ｂ タッチローラ
２ 押圧手段
３ 巻径計測手段
３ａ，３ｂ巻径センサ
４ 移動手段
５ データ処理装置
６ 記憶部
６１ 絵柄面積率
６２ タッチローラ位置
６３ 巻径
６４ 押圧力
７ 演算部
７１ 配置演算手段
７２ 押圧力演算手段
１００ 巻取体
１０１ ウェブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、
前記計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、
前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、
前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧手段と、
を備えることを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の巻硬度調節装置において、前記巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、前記タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置であることを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項３】
請求項１に記載の巻硬度調節装置において、前記タッチローラが押圧する部位を前記巻取体の軸方向に移動する移動手段を備え、前記移動手段は前記計測した巻径の大きい部位に前記タッチローラを移動することを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の巻硬度調節装置において、前記タッチローラは複数のタッチローラであって、前記計測した巻径の大きい複数の部位を押圧することを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項５】
形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測過程と、
前記計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラを配置する配置過程と、
前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算過程と、
前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧過程と、
を有することを特徴とする巻取体の巻硬度調節方法。
【請求項１】
形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測手段と、
前記計測した巻径の大きい部位を押圧するように配置したタッチローラと、
前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算手段と、
前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧手段と、
を備えることを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の巻硬度調節装置において、前記巻取体は絵柄の印刷が行なわれた巻取体であって、前記タッチローラの配置は絵柄面積率の大きい部位への配置であることを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項３】
請求項１に記載の巻硬度調節装置において、前記タッチローラが押圧する部位を前記巻取体の軸方向に移動する移動手段を備え、前記移動手段は前記計測した巻径の大きい部位に前記タッチローラを移動することを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の巻硬度調節装置において、前記タッチローラは複数のタッチローラであって、前記計測した巻径の大きい複数の部位を押圧することを特徴とする巻硬度調節装置。
【請求項５】
形成中の巻取体における巻径を軸方向の複数個所において計測する巻径計測過程と、
前記計測した巻径の大きい部位を押圧するようにタッチローラを配置する配置過程と、
前記計測した巻径に基づいて目標とする押圧力を演算する押圧力演算過程と、
前記目標とする押圧力に一致する押圧力を前記タッチローラに作用させる押圧過程と、
を有することを特徴とする巻取体の巻硬度調節方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１４３６６４（Ｐ２０１０−１４３６６４Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２００８５（Ｐ２００８−３２００８５）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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