JP3878111B2

JP3878111B2 - Film unwinding method and apparatus

Info

Publication number: JP3878111B2
Application number: JP2002332430A
Authority: JP
Inventors: 幸道松本; 利夫賀島
Original assignee: Fuji Tekko Co Ltd
Current assignee: Fuji Univance Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: JP2004161485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック基材粘着テープ，マスキング用フィルム，ストレッチ包装用フィルム，食品ラップフィルム等の比較的伸縮性を有し、表面粘着性あるいは自着性（以下まとめて粘着性という）を有する薄膜フィルムを巻取ロール（ミルロール）から最低張力で安定的に巻出すフィルム巻出し方法ならびにその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック等の薄膜フィルム（以下、単にフィルムという）を巻装してなる巻取ロール（以下、ミルロールという）から、フィルムを巻出し、次工程に送って種々の処理・加工を行うことは、例えばスリッターワインダーにおいてミルロールからフィルムを巻出し、次にフィルムを複数の小幅帯に裁断し、それぞれを小幅のロールに巻き上げる場合などに従来、広く実施されている。
【０００３】
図１は上記従来の巻出しに適用される代表的な巻出機の構成であり、ミルロールＲは回転自在に機枠に軸支されていて、フィルムＦはガイドローラ１で案内されて引取ローラ２によって引っ張られ、ミルロールＲから巻出されるようになっている。
このとき張力はその大きさが張力設定器４によって設定され、制御回路６を介して、ミルロールＲの巻芯軸Ｓに連結された巻出ブレーキ５（連続スリップ）が励磁されることにより発生し、実張力値は張力検出器３により検出され、設定張力にフィードバックされる閉ループ自動制御系を構成している。
そして、ミルロールＲの回転抵抗が所要巻出張力より大きい場合は、巻出ブレーキ３の代わりに巻出し方向にミルロールＲの回転抵抗を減らすようにモーターＭが使用されることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のような従来の巻出しは、ミルロールＲからのフィルムを巻出すための巻出し張力が適正値を超えて高かったり変動があると、裁断幅に斑を生じたり、フィルムに皺が発生したり、甚だしい場合は裁断帯を巻取るための巻芯に大きな巻締力がかかり、巻芯を部分的に陥没させることすらあり、また、あるいは多色グラビア印刷では、印刷工程で絵柄ずれを発生したりすることがあった。
【０００５】
しかも、巻出されるフィルムＦが全く粘着性を有しない場合は、ミルロールＲからフィルムＦが離れる方向は、図１の実線で示すミルロールＲの接線方向となり、張力の発生方向もこれに合致して張力は１００％ミルロールＲの回転抵抗と釣り合うが、フィルムＦが粘着性を有する場合は、ミルロールＲからフィルムＦを剥離するための力の発生が必要となるため、図２に示すように張力ＰはミルロールＲの回転抵抗Ｐｔとフィルムをミルロールから引離するための力Ｐｒのベクトル的な合力となり、この合力の方向は図１の破線で示すように剥離点のミルロールの接線方向から角θだけ傾いた方向となる。
【０００６】
このようなことから、従来の巻出張力を取り扱う方法や制御は、張力を上述の合力として扱うことにとどまっており、これをミルロールの回転抵抗と、フィルムの剥離抵抗の二つの要素から対応しようとする観点が欠けていたため、自ら限界があり、伸縮性と粘着性を有するフィルムを低張力で安定的に巻出すことは困難であった。
【０００７】
特にフィルムが上記の如く粘着性を有する場合、巻出張力の大きさと、その変動が次工程でのフィルムの処理・加工の仕上げに大きく影響し、不良製品の発生と、生産性の向上を阻害する大きな要因となっており、適正な低張力で安定してミルロールからフィルムを巻出す方法及び装置の開発は重要な課題となっていた。
【０００８】
本発明は上述の如き実状に対処し、特にフィルムをミルロールから巻出すときのミルロールに与えるべき回転方向力と、ミルロールからフィルムを引き剥がすための剥離力と張力の関係を見いだすことにより、比較的伸縮性を有し、表面粘着性を有する薄膜フィルムをミルロールから最低張力でかつ安定的に巻出し、巻出張力の変動が次工程に及ぼす影響を阻止し、不良製品の発生を防止して生産性の向上を図ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明の方法は、粘着性を有するプラスチック等の薄膜フィルムを巻装してなる巻取ロールから該プラスチックを剥離して引取ローラより巻出すフィルムの巻出しにおいて、前記巻取ロールの外周速と、引取ローラの周速との速度差によって発生するフィルムの張力が、フィルムを巻取ロールから引き剥がす力と等しいか、稍大きくなるように速度差を調整し、巻出張力を
理論的に最も低い値又はこれより稍大きな値として巻出すことであり、具体的方法として、巻出しの進行に従って変化する巻取ロールの最大径から最小径に至るすべて範囲で巻取ロールの外周速度を所定の速度に保持しながら、機械摩擦力等に起因する回転抵抗に抗して巻取ロールを巻出し方向に積極的に回転させ、巻出しの進行に伴う巻取ロールの外径変化に対応して任意の外径の巻取ロールの位置と引取ローラの位置の相関関係が、巻取ロールの中心を通り、引取ローラの接点ｃで接する直線が巻取ロールの外周と交わる点ａにおいて、巻取ロールの接線と常に略直交し、さらに上記ｃ−ａ間の距離を常に一定に保つように巻取ロールの回転中心位置を移動させ、引取り速度に対して巻取ロールの外周速度を調整することによって速度差に応じて引取り方向の内部応力の大きさを巻取ロールからフィルムを剥がすときに理論的に最小限必要とされる法線方向に引き出すための力と等しいか、あるいは稍大きくしてフィルムを巻き出すことを特徴とする。
【００１０】
請求項２は上記の巻出しにあたり、フィルムが巻出張力の方向をミルロールの剥離点におけるロールの接線に対し略直角方向に巻出されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３は上記方法を実施するための装置に係り、回動可能なミルロール支持アームに回転自在に軸支されたミルロールと、該ミルロールから粘着力に抗してフィルムを剥離し引取る引取ローラと、前記ミルロールの最大径から最小径に至るすべての範囲でミルロールに加圧接触するスピーダベルトを有してなり、前記ミルロールは、ミルロールの外周速と、引取ローラの周速との速度差によって調整される前記スピーダベルトの速度調整によってミルロールから剥離直後のフィルムの上面位置を一定にしてフィルム剥離角度θを略９０°に保持するようにすると共に、、巻出しの進行に伴って変化するミルロールの外径に対応してミルロールの中心位置と、引取ローラの相対的位置関係を任意の径のミルロールの中心を通り、引取ローラの接触点を結ぶ直線がそのときのミルロールの外周と交わる点におけるミルロールの接線に略直交するように制御した構成にある。
【００１２】
なお、上記剥離直後のフィルム上面までの距離については検出器により検出して、これにより該位置を一定にするようにスピーダベルトの速度を制御せしめることが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、更に添付図面を参照し、本発明の具体的実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明は前述したように粘着性を有するフィルムを巻装してなるミルロールからフィルムを剥離して引取ローラにより巻出すにあたり、ミルロールの外周速と引取ローラの外周速の速度差により発生するフィルムの内部応力がフィルムをミルロールから引き剥がす力と等しいか、稍大きくなるように速度差を調整することにより巻出張力を理論的に最も低い値あるいはこれに近似した稍大きい値とし、かつ張力の方向を剥離点におけるミルロールの接線に対し直角、即ちミルロールの法線方向で巻出すことを基本的な考えとするものである。
【００１５】
以下、この本発明の基本的な巻出しについて図２，図３に基づいて理論的に考究し、説明すると、図２は粘着性のあるフィルムＦをミルロールＲから巻出すときのミルロールＲに与えるべき回転方向力と、ミルロールＲからフィルムＦを引き剥がすための剥離力と張力の関係を示す。
【００１６】
同図２において回転方向力の有効成分は、張力のミルロールへの作用点でミルロールの接線方向にＰｔの大きさで働き、剥離力の有効成分は張力のミルロールへの作用点（剥離点）でミルロールの接線に直交する方向、即ち、ミルロールの法線方向にＰｒの大きさで働く。
これら２つの有効成分のベクトル合成される合力が張力Ｐとなり、その方向はミルロールの接線に対して角θの傾きが生ずる。
そして、ＰｔとＰｒの方向は９０°となるから、
θ＝ｔａｎ^−１Ｐｒ／Ｐｔ・・・・（１）
Ｐ＝Ｐｒ／ｓｉｎθ・・・・（２）
となる。
【００１７】
いま、ミルロール回転力を張力によらずに別の手段で強制的に与えると、張力によるミルロールからフィルムを巻出す有効成分は剥離力のみとなる。
この状態で張力の方向角θを大きくすると、剥離に要する力ｆは一定であり、これと張力による剥離方向分力Ｐｒが釣り合うから、上記（２）式より張力Ｐの絶対値は小さくすることができ、その極限はθ＝９０°でＰ＝Ｐｒとなる。
従って
（１）ミルロールを回転させるための力を張力によらずに別の手段で与える。
（２）張力Ｐの方向をフィルムの剥離点でミルロールの法線方向に与える。
の２つの要件を安定的に同時に満足できれば、粘着性を有するフィルムを、ミルロールからフィルム法線方向に剥離するだけの張力（理論上の最低張力）で巻出すことが理論上可能となる。
【００１８】
図３は上記の理論を実際化するための概念をスケルトン図で現したものである。
ミルロールＲは回転自在に機枠に軸支されており、ミルロールＲの下部外周にはスピーダベルト７が加圧接触していて、スピーダベルト７の走行によってミルロールＲに回転力が与えられている。そして、スピーダベルト７の走行速度、即ちミルロールＲの外周速度Ｖｓは引取ローラ２の周速Ｖｒに対し変速できるようになっている。
引取ローラ２は、図において上下１対のニップローラで構成され、フィルムＦをミルロールＲから剥離し、次工程へ移送するためのもので周速Ｖｒで積極駆動されている。
【００１９】
以上の状態において伸縮性のあるフィルムを引っ張ったとき、弾性限度内においては、フックの法則が適用できる。
即ち、歪みεと応力σならびにヤング率Ｅとの関係は
σ／ε＝Ｅ・・・・・（３）
となる。
【００２０】
そこでこの関係を図３のフィルムの態様にあてはめると以下のようになる。
（１）ミルロールＲからの剥離点ｂから引取ローラ２のニップ点ｃに至るフィルムには、引取ローラの周速Ｖｒと、ミルロールの周速、即ち、スピーダベルト７の周速Ｖｓの差ΔＶによる歪みが発生している。
即ち、ΔＶ＝Ｖｒ−Ｖｓ，Ｖｒ＞Ｖｓである。
（２）そして、フィルムにはこの歪εに適応する内部応力σが発生し、これが張力Ｐとなっている。
（３）このときの張力の剥離方向の分力はＰｒ（図２参照）となり、これがミルロールＲからフィルムＦを引き剥がすのに必要な力ｆと釣り合っている。
つまりｆ＝Ｐｒの関係を保っている。
一方、回転方向の分力Ｐｔ（図２参照）は、ミルロールを回転する方向に働くが、ミルロールＲはスピーダベルト７によって強制的に回されているので、実質的には無効力となっている。
【００２１】
（４）そこで上記（１）の状態からＶｓを早め周速の速度差ΔＶを小さくすると、歪εが小さくなり、内部応力σ、即ち、張力Ｐが小さくなる。
この状態でもｆ＝Ｐｒの関係を保っているので、角θは大きくなり、ミルロール外周上の剥離点ｂは図３で反時計方向に移動する。
そして、更にΔＶを小さくすると、その極限は歪εに適応する内部応力σがフィルムを引き剥がすのに必要な力に一致するまで、即ち、σ＝ｆとなるまでとなる。内部応力σと張力Ｐとは等価であるから、結局Ｐ＝Ｐｒとなる。
【００２２】
この状態は前記（２）式において、θ＝９０°の状態であり、張力Ｐの方向がフィルムの引き剥がし方向と一致し、剥離点はａ（図３参照）に移動する。
この状態で張力Ｐは１００％フィルムの引き剥がしに有効作用するので、これ以下の張力ではフィルムを巻き戻すことが出来ない。
従って、粘着性を有するフィルムに対して、その剥離点におけるフィルムの引き剥がし方向がミルロールの接線方向に対して直角となるように内部応力即ち張力を発生させるように速度差ΔＶを設定することが理論的に最小張力で巻出すことになる。
【００２３】
なお、以上はミルロールに巻装されるフィルムに収縮応力が残留していない場合である。収縮応力が残留している場合はΔＶ＝０としても、この残留内部応力σ_０のために張力Ｐｏが発生する。
従って、収縮応力が残留している場合は、このために発生する歪ε_０分だけＶｓを速めなければならない。しかし、この場合でも前記速度差の設定により最小張力で巻出すことになる理論が適用できることに変わりはない。
【００２４】
因みに残留応力σ_０がフィルムを引き剥がすために必要な力よりも大きい場合は、剥離点からニップ点に至るフィルムを相当分、縮ませて、即ち、見掛けの歪をマイナスにするためにＶｓ＞Ｖ_Ｒ、即ち、引取ローラ周速よりもスピーダベルト周速を速くするケースも出現する。
このことは、実際に後述する図４，図５に示す装置において、厚み１５μｍ，幅５００ｍｍの自着性を有する多層オレフィン系ストレッチフィルムを６００ｍ／ｍｉｎで巻き出したとき、Ｖ_Ｒに対しＶ_Ｓを０．８％速めて運転して、前記理論にかなった運転ができたことによって立証された。
また、完全に理論にかなった最低張力で巻出すためには厳密にθ＝９０°ということになるが、現実的にはこれがθ＝７０°とした場合、張力は６．４％の増加にとどまるため、相応の精度で問題がない場合が殆どである。
【００２５】
また、上記図３において、歪みεと、ミルロールからフィルムが引き剥がされる剥離点ａから引取ローラのニップ点ｃまでの距離ｌとの間には
ε＝Δｌ／ｌ
の関係がある。
ここにΔｌは、ａ点からｃ点に至るフィルムに対し速度差ΔＶによって発生する弾性変位量（伸び量）である。
ミルロールの巻き返し始めから終了までΔＶを一定に保ち、σを最低張力と等価の張力Ｐに保つためには歪みεを一定に保たなければならないから、実際の方法・装置では上記の距離ｌを一定に保たなければならない。
これを可能にするため、実施装置においては、ニップローラの位置を固定する一方、ミルロールの巻出しによる径の減少に対応してミルロールの中心位置をニップローラ側に連続的に移動するようにしている。
【００２６】
次に本発明を実施する装置について述べる。
図４は本発明を実施する巻出機の枠を透して見た要部側面図であり、図５は図４を右側より引取りローラを透して見た正面展開図である。
【００２７】
これら図においてミルロールＲはミルロール支持アーム１１の上端部のチャック１２によって回転自在に軸支されており、ミルロール支持アーム１１の下端部は機枠２０に軸支されたミルロール支持アームトルクシャフト１１ａに固着・連結されている。
そして、ミルロール支持アームトルクシャフト１１ａの左端部は、ミルロール支持アーム回動用サーボモータ１６の出力軸に伝動装置を介して連結されており、右端部にはミルロール支持アーム回動角度検出器１５が連結されている。
従って、ミルロール支持アーム回動用サーボモータ１６を駆動すると、ミルロール支持アーム１１が該トルクシャフト１１ａの軸心を中心に回動するので、ミルロールＲの中心位置は該トルクシャフト１１ａの軸心とチャック１２中心間の距離を半径とする円弧状を移動でき、その位置はアームの回動角度に対応してミルロール支持アーム回動検出器１５により絶えず検出されるようになっている。
【００２８】
一方、ミルロールＲに近接して設けられているミルロール径検出器１４は、例えば超音波型の距離測定器で、超音波発信方向がミルロールＲの中心に向かうようにミルロール支持アームトルクシャフト１１ａの中央部に固着されており、ミルロールＲの外周までの距離を絶えず測長することにより、巻出の進行につれて変化するミルロールＲの外径を常に検出している。
なお、詳細な説明は省略するが、この検出器１４によって検出されるミルロールＲの任意の径に対応して、ミルロールＲの外周と、引取ローラ２の外周の間に適宜なギャップδを一定に保つことにより、理論的最低張力付与時のミルロールＲとフィルムの剥離点から引取ローラのニップ点まで距離ｌを保つように、巻径Ｄを入力としこれに対応するミルロールＲの位置をミルロール支持アーム回動角度検出器１５に突き合わせて、ミルロール支持アーム回動用サーボモータ１６によるサポートコントロールが行われるようになっている。
【００２９】
また、上記のサーボ機構によって移動するミルロールＲの中心位置と、引取ローラ２の相対的な位置関係は、任意の径のミルロールＲの中心を通り引取ローラ２のニップ点を結ぶ直線が、このときのミルロールの外周に交わる点におけるミルロールの接線に対しほぼ直交するように設計されている。
【００３０】
ミルロールＲの外周には、ミルロールの最大径が最小径に至る全ての範囲でスピーダベルト７が該加圧エアーシリン９の作動により加圧接触できるようになっている。
スピーダベルト７は、左右１対のスピーダベルトアーム８の両端に取り付けられたプーリー７ａ，７ｂに適宜のプリロードを与え張られたエンドレスの平ベルトで、引取ローラ２駆動モータＭの出力を分力し、その１つを更に無段変速機１０を介してミルロールＲからフィルムを強制的に巻出す方向に駆動されるようになっている。
【００３１】
一方、更にフィルム剥離部には、フィルム剥離面位置検出器１３が設けられており、機枠２０に固定された、例えば超音波型の距離測定器で、剥離点直後のフィルム上面までの距離を測定する。
これは本発明の根幹をなすミルロールＲからのフィルムの剥離角度θ＝９０°を厳密に保つために、剥離直後のフィルムの上面位置を一定にするように、無段変速機１０のパイロットモータＰＬＭを制御して、スピーダベルト７の速度をコントロールするためのものである。
巻出し張力のバラツキを極度に抑えたり、ミルロールの部位によって剥離に必要な力が変わる場合に有効である。
【００３２】
以上、本発明について装置例を説明して来たが、本発明は上記の実施形態に示す装置構成に限られるものではなく、その目的を逸脱しない限りにおいて業界の技術レベルに照らし、容易に置換又は設計変更可能であり、これらも当然に本発明に含まれる。
【００３３】
例えば、
（イ）スピーダベルトを積極駆動タッチローラに置換する。
（ロ）引取ローラとスピーダベルトの駆動を夫々独立したモータを用い、これらの速度制御にドロー制御方式をとって速度差を生む。
（ハ）粘着度が弱くない場合、引取ローラのニップローラを排除し、１本の離型処理ローラに粘着面を直接当ててフィルムを引き取るようにする。
（ニ）フィルムの剥離点からニップ点までの距離ｌを一定に保つのをミルロールの巻径検出に基づく制御方式から、ミルロール外周の位置を検出し、これと引取ローラの外周とのギャップδを直接一定に保つ制御方式とすること。
などである。
【００３４】
以下、更に上記構成による巻出し態様を図４，図５にもとづいて説明すると、先ず、ミルロールＲをチャック１２に装着して、ミルロールＲの位置をミルロール支持アーム１１を適宜回動して、所定位置に移動する。
このとき、ギャップδを所定の隙間にすることにより、距離ｌが所定の大きさとなる。
そして、次にフィルムＦを引き出し、引取ローラ２でニップすると共に、スピーダベルト７をミルロールＲに加圧・接触させて、引取ローラ２を駆動し、フィルムＦを引き取る。このとき、スピーダベルト７との速度差ΔＶは大きめに節制する。
かくてスピーダベルト７の速度を徐々にあげながらフィルムＦの剥離点（図３のｂ点）の状態を監視し、θ＝９０°又は厳密に９０°でなくても、略９０°に近似したところで変速を止める。
なお、必要に応じフィルム剥離面位置検出器１３による補正回路を活かすことも好適であり、効果的である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は以上のように粘着性を有するフィルムをミルロールから巻出すにあたり、理論的最低張力もしくは稍高い張力で、ミルロール剥離点におけるミルロールの接線に対し直角、即ち、ミルロールの法線方向に巻出すものであり、巻出張力を理論的最低張力に保つため、従来、懸念されていた巻出し張力の変動による次工程でのフィルムの処理加工の仕上げへの影響を解消し、フィルムに皺が発生するのを防ぎ、印刷工程でのずれを阻止して不良製品の発生をなくし、生産性の向上を達成する顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の巻出機の構成の概要ならびに巻出張力制御の概要を示す図である。
【図２】フィルム巻出し時におけるミルロールに与える回転力とミルロールから引き剥がす剥離力ならびに張力の関係を示す説明図である。
【図３】本発明巻出し方法の基本概念を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の実施に用いる巻出機の概要を示す側面図である。
【図５】図４を右側から引取ローラを透してみた正面展開図である。
【符号の説明】
Ｒ巻取ロール（ミルロール）
Ｆフィルム
２引取ローラ
７スピーダベルト
８スピーダベルトケース
９スピーダベルト加圧シリンダー
１０無段変速機
１１ミルロール支持アーム
１２チャック
１３フィルム剥離面位置検出器
１４ミルロール径検出器
１５ミルロール支持アーム回動角度検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a thin film having a relatively elastic property, such as a plastic base adhesive tape, a masking film, a stretch wrapping film, a food wrap film, etc., and having surface adhesiveness or self-adhesiveness (hereinafter collectively referred to as adhesiveness). The present invention relates to a film unwinding method and apparatus for stably unwinding a film from a winding roll (mill roll) with a minimum tension.
[0002]
[Prior art]
For example, unwinding a film from a winding roll (hereinafter simply referred to as a mill roll) formed by winding a thin film such as plastic (hereinafter simply referred to as a film) and sending it to the next process for various processing and processing. Conventionally, a slitter winder is widely used for unwinding a film from a mill roll, then cutting the film into a plurality of narrow bands, and winding each of them into a narrow roll.
[0003]
FIG. 1 shows a configuration of a typical unwinding machine applied to the above-described conventional unwinding. A mill roll R is rotatably supported by a machine frame, and a film F is guided by a guide roller 1 to be a take-up roller. It is pulled by 2 and is unwound from the mill roll R.
At this time, the tension is set by the tension setting device 4 and is generated by exciting the unwinding brake 5 (continuous slip) connected to the core shaft S of the mill roll R via the control circuit 6. The actual tension value is detected by the tension detector 3 to constitute a closed loop automatic control system that is fed back to the set tension.
When the rotational resistance of the mill roll R is greater than the required unwinding tension, the motor M may be used to reduce the rotational resistance of the mill roll R in the unwinding direction instead of the unwinding brake 3.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional unwinding as described above, if the unwinding tension for unwinding the film from the mill roll R is higher than the appropriate value or fluctuates, the cutting width becomes uneven, or the film is wrinkled. If it occurs or is severe, a large tightening force is applied to the core for winding the cutting band, and the core may be partially depressed, or in multicolor gravure printing, the pattern may be misaligned during the printing process. May occur.
[0005]
Moreover, when the film F to be unwound has no adhesiveness, the direction in which the film F leaves the mill roll R is the tangential direction of the mill roll R shown by the solid line in FIG. The tension balances with the rotational resistance of the 100% mill roll R. However, when the film F is sticky, it is necessary to generate a force for peeling the film F from the mill roll R. Therefore, as shown in FIG. Is the vector resultant force of the rotational resistance Pt of the mill roll R and the force Pr for pulling the film away from the mill roll, and the direction of this resultant force is the angle θ from the tangential direction of the mill roll at the peeling point as shown by the broken line in FIG. The direction is inclined.
[0006]
For this reason, the conventional methods and controls for handling the unwinding tension are limited to handling the tension as the above-mentioned resultant force, and this will be dealt with from the two factors of mill roll rotation resistance and film peeling resistance. Therefore, it was difficult to stably unwind a film having stretchability and adhesiveness at low tension.
[0007]
In particular, when the film is sticky as described above, the unwinding tension and its fluctuation greatly affect the finishing and finishing of the film in the next process, hindering the generation of defective products and improving productivity. Development of a method and an apparatus for unwinding a film from a mill roll stably at an appropriate low tension has been an important issue.
[0008]
The present invention copes with the actual situation as described above, and in particular, by finding the relationship between the rotational direction force to be applied to the mill roll when the film is unwound from the mill roll and the relationship between the peeling force and the tension for peeling the film from the mill roll. A thin film with elasticity and surface adhesiveness is stably unwound from the mill roll at the minimum tension, preventing the influence of unwinding tension fluctuations on the next process and producing defective products. This is intended to improve the performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the method of the present invention suitable for the above-described object is the method of unwinding a film from a take-up roll by peeling the plastic from a take-up roll formed by winding a thin film such as an adhesive plastic. The speed difference is adjusted so that the film tension generated by the speed difference between the outer peripheral speed of the take- up roll and the peripheral speed of the take- up roller is equal to or larger than the force to peel the film from the take-up roll. The unwinding tension is unwinding as the theoretically lowest value or a value much larger than this . As a specific method, the unwinding tension is wound in the entire range from the maximum diameter to the minimum diameter of the winding roll that changes as the unwinding progresses. While maintaining the outer peripheral speed of the roll at a predetermined speed, the winding roll is actively rotated in the unwinding direction against the rotational resistance caused by mechanical frictional force, etc. Correlation between the position of the take-up roll of any outer diameter and the position of the take-up roller in response to the change in the outer diameter of the reel, At the point a that intersects the outer circumference, the rotation center position of the winding roll is moved so that it is always substantially orthogonal to the tangent line of the winding roll and the distance between the c and a is always kept constant. By adjusting the outer peripheral speed of the take-up roll, in order to pull out the magnitude of internal stress in the take-up direction according to the speed difference in the normal direction, which is theoretically minimally required when peeling the film from the take-up roll It is characterized by unwinding the film with a force equal to or greater than
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the unwinding, the film is unwound in the direction of the unwinding tension in a direction substantially perpendicular to the tangent of the roll at the peeling point of the mill roll.
[0011]
A third aspect of the present invention relates to an apparatus for carrying out the above method, a mill roll rotatably supported on a rotatable mill roll support arm, and a take-off roller that peels off a film against the adhesive force against the mill roll. And a speeder belt that is in pressure contact with the mill roll in the entire range from the maximum diameter to the minimum diameter of the mill roll. The mill roll has a speed difference between the peripheral speed of the mill roll and the peripheral speed of the take-up roller. By adjusting the speed of the speeder belt to be adjusted, the upper surface position of the film immediately after peeling from the mill roll is made constant so that the film peeling angle θ is maintained at about 90 °, and the mill roll changes as the unwinding progresses. Corresponding to the outer diameter of the mill roll, the relative position of the mill roll and the relative position of the take-up roller passes through the center of the mill roll of any diameter, The straight line connecting the touch points is controlled so as to be substantially orthogonal to the tangent line of the mill roll at the point where it intersects the outer periphery of the mill roll at that time.
[0012]
It is preferable that the distance to the upper surface of the film immediately after the peeling is detected by a detector so that the speed of the speeder belt is controlled so as to keep the position constant.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
In the present invention, when the film is peeled off from the mill roll formed by winding the adhesive film as described above and unwound by the take-off roller, the film generated by the difference in speed between the outer peripheral speed of the mill roll and the outer peripheral speed of the take-up roller. By adjusting the speed difference so that the internal stress is equal to or greater than the force that peels the film from the mill roll, the unwinding tension is theoretically the lowest value or a value that approximates it, and the direction of the tension. Is to be unwound in the direction perpendicular to the mill roll tangent line, that is, in the normal direction of the mill roll.
[0015]
Hereinafter, the basic unwinding of the present invention will be theoretically studied and explained with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows that the adhesive film F is fed to the mill roll R when unrolled from the mill roll R. The relationship between the power in the rotating direction and the peeling force and tension for peeling the film F from the mill roll R is shown.
[0016]
In FIG. 2, the effective component of the rotational force acts on the tangential direction of the mill roll at the point of action of the tension on the mill roll, and the effective component of the peeling force is the point of application of the tension on the mill roll (peeling point). It works with a size of Pr in the direction perpendicular to the tangent line of the mill roll, that is, in the normal direction of the mill roll.
The resultant force resulting from the vector synthesis of these two active components becomes the tension P, and the direction thereof has an angle θ with respect to the tangent line of the mill roll.
And since the directions of Pt and Pr are 90 °,
θ = tan ⁻¹ Pr / Pt (1)
P = Pr / sin θ (2)
It becomes.
[0017]
Now, when the roll force of the mill roll is forcibly applied by another means regardless of the tension, the only effective component for unwinding the film from the mill roll due to the tension is the peeling force.
If the tension direction angle θ is increased in this state, the force f required for peeling is constant, and this is in balance with the peeling direction component Pr due to tension. Therefore, the absolute value of the tension P should be reduced from the above equation (2). The limit is θ = 90 ° and P = Pr.
Accordingly, (1) a force for rotating the mill roll is applied by another means regardless of the tension.
(2) The direction of tension P is given to the normal direction of the mill roll at the peeling point of the film.
If the above two requirements can be satisfied stably at the same time, it is theoretically possible to unwind the adhesive film with a tension (theoretical minimum tension) sufficient to peel the film from the mill roll in the film normal direction.
[0018]
FIG. 3 shows a concept for realizing the above theory in a skeleton diagram.
The mill roll R is rotatably supported by a machine frame. A speeder belt 7 is in pressure contact with the outer periphery of the lower part of the mill roll R, and a rotational force is applied to the mill roll R by running of the speeder belt 7. The traveling speed of the speeder belt 7, that is, the outer peripheral speed Vs of the mill roll R can be changed with respect to the peripheral speed Vr of the take-up roller 2.
The take-up roller 2 is composed of a pair of upper and lower nip rollers in the figure, and is actively driven at a peripheral speed Vr for peeling the film F from the mill roll R and transferring it to the next process.
[0019]
When the stretchable film is pulled in the above state, the hook law can be applied within the elastic limit.
That is, the relationship between strain ε, stress σ, and Young's modulus E is σ / ε = E (3)
It becomes.
[0020]
Therefore, when this relationship is applied to the film mode of FIG.
(1) The film from the peeling point b from the mill roll R to the nip point c of the take-up roller 2 is caused by the difference ΔV between the peripheral speed Vr of the take-up roller and the peripheral speed of the mill roll, that is, the peripheral speed Vs of the speeder belt 7. Distortion has occurred.
That is, ΔV = Vr−Vs, Vr> Vs.
(2) An internal stress σ adapted to the strain ε is generated in the film, and this is a tension P.
(3) The component force in the peeling direction of the tension at this time is Pr (see FIG. 2), which balances with the force f required to peel off the film F from the mill roll R.
That is, the relationship f = Pr is maintained.
On the other hand, the component force Pt in the rotational direction (see FIG. 2) works in the direction of rotating the mill roll, but the mill roll R is forcibly rotated by the speeder belt 7 and thus is substantially an ineffective force. .
[0021]
(4) Therefore, when Vs is increased from the state (1) and the peripheral speed difference ΔV is reduced, the strain ε is reduced and the internal stress σ, that is, the tension P is reduced.
Since the relationship f = Pr is maintained even in this state, the angle θ increases, and the peeling point b on the outer periphery of the mill roll moves counterclockwise in FIG.
When ΔV is further reduced, the limit is until the internal stress σ adapted to the strain ε matches the force required to peel off the film, that is, until σ = f. Since the internal stress σ and the tension P are equivalent, P = Pr in the end.
[0022]
This state is the state of θ = 90 ° in the equation (2), the direction of the tension P coincides with the film peeling direction, and the peeling point moves to a (see FIG. 3).
In this state, the tension P effectively acts on the peeling of the 100% film, so that the film cannot be rewound at a tension below this.
Therefore, for the adhesive film, the speed difference ΔV can be set so as to generate internal stress, that is, tension so that the film peeling direction at the peeling point is perpendicular to the tangential direction of the mill roll. Theoretically unwinds with the minimum tension.
[0023]
In addition, the above is a case where the shrinkage stress does not remain in the film wound around the mill roll. When the shrinkage stress remains, even if ΔV = 0, the tension Po is generated due to the residual internal stress σ ₀ .
Therefore, when the shrinkage stress remains, Vs must be accelerated by the strain ε ₀ generated for this purpose. However, even in this case, the theory that unwinding with the minimum tension can be applied by setting the speed difference.
[0024]
Incidentally, if the residual stress σ ₀ is larger than the force necessary to peel off the film, the film from the peeling point to the nip point is considerably shrunk, that is, Vs> In some cases, V _R , that is, the speed of the speeder belt is made faster than the speed of the take-up roller.
This is 4 to be actually described below, in the apparatus shown in FIG. 5, when the thickness of 15 [mu] m, a multilayer olefin stretch film having self-adhesive width 500mm unwinding at 600 meters / min, _{V R} to _{V S} It was proved by operating at a speed of 0.8%, and operating according to the above theory.
In addition, in order to unwind at the minimum tension that completely meets the theory, θ = 90 ° is strictly required. However, in reality, when θ = 70 °, the tension increases by 6.4%. In most cases, there is no problem with appropriate accuracy.
[0025]
In FIG. 3, ε = Δl / l between the strain ε and the distance l from the peeling point a where the film is peeled off from the mill roll to the nip point c of the take-up roller.
There is a relationship.
Here, Δl is an elastic displacement amount (elongation amount) generated by the speed difference ΔV with respect to the film from the point a to the point c.
In order to keep ΔV constant from the start to the end of rewinding of the mill roll and to keep σ at a tension P equivalent to the minimum tension, the strain ε must be kept constant. Must be kept constant.
In order to make this possible, in the implementation apparatus, while the position of the nip roller is fixed, the center position of the mill roll is continuously moved to the nip roller side in response to a decrease in diameter due to unwinding of the mill roll.
[0026]
Next, an apparatus for carrying out the present invention will be described.
FIG. 4 is a side view of the main part seen through the frame of the unwinding machine embodying the present invention, and FIG. 5 is a front development view of FIG. 4 seen through the take-up roller from the right side.
[0027]
In these drawings, the mill roll R is rotatably supported by a chuck 12 at the upper end of the mill roll support arm 11, and the lower end of the mill roll support arm 11 is fixed to a mill roll support arm torque shaft 11 a that is supported by the machine frame 20.・ It is connected.
The left end portion of the mill roll support arm torque shaft 11a is connected to the output shaft of the mill roll support arm rotating servo motor 16 via a transmission, and the mill roll support arm rotation angle detector 15 is connected to the right end portion. Has been.
Accordingly, when the servo motor 16 for rotating the mill roll support arm is driven, the mill roll support arm 11 rotates about the axis of the torque shaft 11a, so that the center position of the mill roll R is the center of the torque shaft 11a and the chuck 12. A circular arc whose radius is the distance between the centers can be moved, and its position is continuously detected by the mill roll support arm rotation detector 15 corresponding to the rotation angle of the arm.
[0028]
On the other hand, the mill roll diameter detector 14 provided in the vicinity of the mill roll R is, for example, an ultrasonic distance measuring device, and the center of the mill roll support arm torque shaft 11a so that the ultrasonic transmission direction is directed toward the center of the mill roll R. The outer diameter of the mill roll R, which changes as the unwinding progresses, is always detected by continuously measuring the distance to the outer periphery of the mill roll R.
Although a detailed description is omitted, an appropriate gap δ is made constant between the outer periphery of the mill roll R and the outer periphery of the take-up roller 2 in accordance with an arbitrary diameter of the mill roll R detected by the detector 14. By keeping the distance from the peeling point of the mill roll R and the film at the time of applying the theoretical minimum tension to the nip point of the take-up roller, the winding diameter D is input and the position of the mill roll R corresponding thereto is set to the mill roll support arm. Abutting on the rotation angle detector 15, support control is performed by a servo motor 16 for rotating the mill roll support arm.
[0029]
Further, the relative positional relationship between the center position of the mill roll R moved by the servo mechanism and the take-up roller 2 is such that a straight line passing through the center of the mill roll R having an arbitrary diameter and connecting the nip point of the take-up roller 2 is It is designed to be substantially perpendicular to the tangent line of the mill roll at the point where it intersects the outer periphery of the mill roll.
[0030]
On the outer periphery of the mill roll R, the speeder belt 7 can be brought into pressure contact by the operation of the pressurized air cylinder 9 in the whole range where the maximum diameter of the mill roll reaches the minimum diameter.
The speeder belt 7 is an endless flat belt in which an appropriate preload is applied to pulleys 7a and 7b attached to both ends of a pair of left and right speeder belt arms 8, and the output of the take-up roller 2 drive motor M is divided. One of them is further driven in the direction of forcibly unwinding the film from the mill roll R via the continuously variable transmission 10.
[0031]
On the other hand, a film peeling surface position detector 13 is further provided in the film peeling portion, and the distance to the upper surface of the film immediately after the peeling point is measured by, for example, an ultrasonic distance measuring device fixed to the machine frame 20. taking measurement.
In order to keep the film peeling angle θ = 90 ° from the mill roll R which forms the basis of the present invention strictly, the pilot motor PLM of the continuously variable transmission 10 is made constant so that the upper surface position of the film immediately after peeling is constant. Is to control the speed of the speeder belt 7.
This is effective when the variation in unwinding tension is extremely suppressed, or when the force required for peeling varies depending on the part of the mill roll.
[0032]
In the above, examples of the apparatus have been described. However, the present invention is not limited to the apparatus configuration shown in the above embodiment, and can be easily replaced in light of the technical level of the industry without departing from the object. Alternatively, the design can be changed, and these are naturally included in the present invention.
[0033]
For example,
(A) Replace the speeder belt with a positive drive touch roller.
(B) A separate motor is used to drive the take-up roller and the speeder belt, and a draw control method is used for these speed controls to produce a speed difference.
(C) When the degree of adhesion is not weak, the nip roller of the take-off roller is eliminated and the adhesive surface is directly applied to one release processing roller to take out the film.
(D) The distance from the film peeling point to the nip point is kept constant from the control system based on the detection of the roll diameter of the mill roll, and the position of the mill roll outer circumference is detected, and the gap δ between this and the outer circumference of the take-up roller is determined. A control method that keeps constant directly.
Etc.
[0034]
Hereinafter, the unwinding mode according to the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 and 5. First, the mill roll R is mounted on the chuck 12, and the position of the mill roll R is appropriately rotated by rotating the mill roll support arm 11. Move to position.
At this time, by setting the gap δ to a predetermined gap, the distance l becomes a predetermined size.
Then, the film F is pulled out and nipped by the take-up roller 2, and the speeder belt 7 is pressed and brought into contact with the mill roll R to drive the take-up roller 2 and take up the film F. At this time, the speed difference ΔV with respect to the speeder belt 7 is moderated.
Thus, the state of the peeling point of film F (point b in FIG. 3) was monitored while gradually increasing the speed of the speeder belt 7, and approximated to approximately 90 ° even if θ = 90 ° or not strictly 90 °. By the way, stop shifting.
In addition, it is suitable and effective to make use of the correction circuit by the film peeling surface position detector 13 as necessary.
[0035]
【The invention's effect】
In the present invention, when an adhesive film is unwound from the mill roll as described above, it is unwound at a theoretical minimum tension or high tension at a right angle to the tangential line of the mill roll at the mill roll peeling point, that is, in the normal direction of the mill roll. In order to keep the unwinding tension at the theoretical minimum tension, the influence of the unwinding tension fluctuation, which was previously a concern, on the film processing finish in the next process is eliminated, and the film is wrinkled. This prevents the deviation in the printing process, eliminates the generation of defective products, and achieves a significant effect of improving productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration of a conventional unwinding machine and an outline of unwinding tension control.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotational force applied to the mill roll during film unwinding, the peeling force peeled off from the mill roll, and the tension.
FIG. 3 is a skeleton diagram showing the basic concept of the unwinding method of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing an outline of an unwinding machine used for carrying out the present invention.
5 is a front development view of FIG. 4 as seen through the take-up roller from the right side.
[Explanation of symbols]
R Winding roll (Mill roll)
F film 2 take-up roller 7 speeder belt 8 speeder belt case 9 speeder belt pressure cylinder 10 continuously variable transmission 11 mill roll support arm 12 chuck 13 film peeling surface position detector 14 mill roll diameter detector 15 mill roll support arm rotation angle detector

Claims

In the method of unwinding the film from the take-up roller by peeling off the plastic against the adhesive force from the take-up roll formed by winding a thin film film such as an adhesive plastic, as the unwinding progresses Unwinds the take-up roll against rotational resistance caused by mechanical frictional force, etc. while maintaining the outer peripheral speed of the take-up roll at a predetermined speed in the entire range from the maximum diameter to the minimum diameter of the changing take-up roll. The correlation between the position of the take-up roll and the position of the take-up roller corresponding to the change in the outer diameter of the take-up roll as the unwinding progresses is the center of the take-up roll. Winding is performed so that the straight line that touches the contact point c of the take-up roller intersects the outer periphery of the take-up roll at a point a that is always substantially perpendicular to the tangent line of the take-up roll and that the distance c-a is always kept constant Move the center of rotation of the roll By adjusting the outer peripheral speed of the take-up roll with respect to the take-up speed, the magnitude of the internal stress in the take-up direction according to the speed difference is theoretically required when peeling the film from the take-up roll. The method of unwinding a film is characterized by unwinding the film with a force equal to or greater than the force for pulling out in the normal direction .

The film unwinding method according to claim 1, wherein the film is unwound in the direction of unwinding tension in a direction substantially perpendicular to the tangent of the roll at the peeling point of the winding roll.

A take-up roll that is rotatably supported by a rotatable take-up roll support arm, a take-off roller that peels off the film against the adhesive force against the take-up roll, and a maximum diameter of the take-up roll It has a speeder belt in pressure contact with the take-up roll in the entire range from the minimum diameter to the minimum diameter, and the take-up roll is adjusted by the speed difference between the outer peripheral speed of the take-up roll and the peripheral speed of the take-up roller. By adjusting the speed of the speeder belt, the upper surface position of the film immediately after peeling from the take-up roll is kept constant so that the film peeling angle θ is maintained at approximately 90 °, and the winding changes as the unwinding progresses. Corresponding to the outer diameter of the take-up roll, the relative position of the take-up roll and the relative position of the take-up roller passes through the center of the take-up roll of any diameter, and the straight line connecting the contact points of the take-up roll is the winding at that time. Crosses the outer periphery of the roll The film unwinding apparatus is controlled so as to be substantially perpendicular to the tangent of the winding roll at the point where the film is wound.

4. The film unwinding apparatus according to claim 3, wherein the distance to the upper surface of the film immediately after peeling is detected by a detector, and the speed of the speeder belt is controlled so as to keep the position constant.