JP2002148272A - 走行シートの速度検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非接触で且つ簡便、正確に走行シートの速度を
測定することにより、シートの生産・加工工程において
シートに汚れ、キズおよびシワわ発生させることがない
ため、シートの生産や加工における生産歩留まりの向上
や、品質向上を達成するためのシートの製造方法を提供
すること。 【解決手段】走行しているシートの表面を周期的に変化
する強度で帯電し、該帯電した位置の下流であり、かつ
走行方向において所定の距離だけ離れた第１および第２
の位置において前記シートの表面の電位を測定し、得ら
れた第１および第２の位置における電位波形の位相差と
前記所定の距離とに基づいて、前記シートの走行速度を
算出することを特徴とする走行シートの速度検出方法。
および、かかる速度検出方法を用いて生産・加工される
シートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートの製造およ
び加工において、走行するシートの速度を測定する方法
および装置ならびにシートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プラスチックフィルムなどの
シートの製造は、たとえば以下のようなプロセスにより
行われている。

【０００３】図７は、一般的なプラスチックフィルムの
製造設備全体概略構成を示す図である。

【０００４】このシートの製造設備は逐次２軸延伸法と
呼ばれる方式によるもので、重合体を押し出す押出機２
１と、押し出された重合体をシート状に成形する口金２
２、前記シート状に成形された重合体（以下シート１と
いう）を冷却する冷却ロール２３、シート１を縦方向に
延伸する延伸ロール群２５を持った縦延伸機２４、縦延
伸の後、幅方向の延伸を行う横延伸機２６、縦横２軸方
向に延伸されたシート１を巻き取る巻取機２７を備えて
いる。

【０００５】ここで、縦延伸は多数のロールにフィルム
を巻き付け、フィルムに熱を加えロールの周速を走行方
向の下流側で速くすることで、シート１を長手方向(縦
方向)に延伸している。

【０００６】この縦延伸工程で縦延伸ロール群２５とシ
ート１との間にすべりが生じると、縦延伸ロールと群２
５とシート１との間で擦れが生じ、走行しているシート
１にキズが付き、製品となったシート１の品位や品質の
低下を招くという問題が発生する。また、走行シートに
コーティングなどを施す加工工程においても、搬送ロー
ルと走行シートの間にすべりがあると、上述同様シート
にキズを付けるという問題が発生する。

【０００７】このためには、シートが搬送ロール上で滑
ることなく走行していることを確認する必要がある。つ
まり搬送ロールと走行シートとの速度を測定する方法の
開発が望まれている。

【０００８】従来から、搬送ロールの回転数および直径
は正確に測定することが可能であるため、搬送速度を精
度良く測定することは可能である。しかし、走行シート
の速度測定は測定対象に速度測定ロールを密接させ速度
測定ロールの直径とその回転数から、間接的に走行シー
トの速度を測定していた。しかし、この方式では速度測
定ロールと走行シート間のすべりや、速度測定ロールの
軸摩擦などの影響により、特に高速走行体では正確な速
度が測定できないという問題がある。

【０００９】また、速度測定ロールを直接走行シートに
接触させるため、走行シートにキズやシワを発生させる
という問題もある。

【００１０】上記速度測定ロールによる接触式の問題点
を解決するため、レーザ光を移動する物体に照射する
と、その散乱光の周波数が、ドップラ効果により入射光
の周波数からシフトすることを利用して、移動物体の速
度を非接触で測定するレーザドップラ速度計測方法があ
る。この方法は非接触であるため、シートにキズやシワ
を発生させることはない。しかし、微細なレーザ散乱光
の検出が必要となるため、装置が高価になる。また、走
行体が透明体シートの場合には更に散乱光が微弱になる
ため、測定値が安定しないという問題もある。更に、レ
ーザを取り扱うためレーザ取り扱い上の安全対策が必要
になるといった、煩雑な作業が必要となる。

【００１１】また、別の非接触式速度測定方法に、マー
キング装置とＣＣＤカメラなどによるマーク検出器とを
備え、マーキングした下流でマークを検出し、検出信号
でマーキング装置を作動させマーキングするという動作
を繰り返し、マーキング装置とマーク検出器との距離Ｌ
と、この装置間の通過時間Ｔとから速度ＶをＶ＝Ｌ／Ｔ
で求める方式が知られている。（特開平８−１９３８２
８号公報）しかし、この方式ではマーキング装置で走行
シートにマークやキズなどの標識を付与する必要がある
ため、走行シートが汚れたり傷ついたりするという問題
があった。

【００１２】以上述べたとおり、従来技術の接触式の速
度測定方法においては、シートにキズやシワを付ける、
精度が低いといった問題がある。またレーザ光を用いた
非接触速度測定においても、装置が高価になり、且つ走
行シートが透明体の場合には、測定が不安定となるとい
う問題点がある。また、レーザ使用上の安全上の問題も
ある。また、マーキング方式の非接触速度測定において
もシートが汚れたり、キズが付くなどの問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は走行シートの
速度測定において、上述した従来技術の問題点を解決
し、簡便で正確な走行シートの速度を測定する方法およ
び装置を提供することを目的とする。

【００１４】また本発明は非接触で走行シートの速度を
測定する方法を提供することで、走行シートに汚れ、キ
ズおよびシワを発生させることがないため、シートの生
産や加工における生産歩留まりの向上や、品質向上を達
成できるシートの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の走行シート速度
測定は上記課題を解決するために、次の構成を有する。
すなわち、走行しているシートの表面を周期的に変化す
る強度で帯電し、該帯電した位置の下流であって互いに
走行方向において所定の距離だけ離れた第１および第２
の位置において前記シートの表面の電位を測定し、得ら
れた第１および第２の位置における電位波形の位相差と
前記所定の距離とに基づいて前記シートの走行速度を算
出することを特徴とする。

【００１６】また、走行しているシートの表面を周期的
に変化する強度で帯電し、該帯電した位置の下流であっ
て走行方向において所定の距離だけ前記帯電した位置か
ら離れた位置において前記シートの表面の電位を測定
し、得られた電位波形の周波数と前記周期的な帯電を与
えるイオン発生信号の周波数との比および前記いずれか
の位置における前記シートの速度に基づいて他方の位置
における前記シートの走行速度を算出することを特徴と
する。

【００１７】なお、シートとはプラスチックフィルム、
織布、不織布、紙、ゴムシートなどをいう。

【００１８】すなわち、静電気を用いたシートの非接触
速度測定方法であって、シートに周期的に変化するイオ
ンを付与することで一定周期の帯電を与え、この帯電量
を検出し、その周波数や位相のズレからシートの速度を
測定することにより、シートに汚れやシワおよびキズを
付けることがないため、シートに外乱を与えない速度測
定が可能となる。

【００１９】もとより本発明は、シートの生産および加
工工程において外乱を与えることなく走行シートの速度
を非接触で検出することが可能であるため、シートの製
造・加工工程において有効である。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す第１、第
２の態様は連続して走行するプラスチックフィルムなど
の長尺シートでの実施の態様を示し、第３の態様は多数
のディスプレイパネルなどの枚葉シートでの実施の態様
を示す。

【００２１】最初に第１の態様について説明する。図１
に示すように、帯電位置点Ａにおいて、矢印方向に走行
するシート１に対向させたイオン発生装置２で、正負が
時間的に交互に入れ替わるイオン４をシート１に印加す
ると、走行しているシート１の表面には、図に示すよう
に、正負の電荷７、８が順に帯電する。

【００２２】なお、この正負のイオンはイオン発生装置
２に印加するイオン発生信号３の周波数Ｆで正と負を繰
り返す。また、この図において、シート上に記した丸に
囲まれたプラスおよびマイナスの印は、シート上に帯電
した電荷の状態を模式的に表したものである。この表記
方法は、後述する図２においても同じである。また、こ
こでは正負に変化するイオンを印加したが、正もしくは
負のみの同一極性のイオンの強弱を周期的に変化させて
印加しても良い。このイオン印加方式は後述する態様２
および態様３についても同様である。

【００２３】次にシートの走行方向の下流において、速
度を測定したい任意の第１測定点Ｂに表面電位計５を設
置し、表面電位計から所定の距離Ｌだけ離れた第２測定
点Ｃに表面電位計６を設置し、シート表面の帯電状態を
測定する。

【００２４】上述の構成においてイオン発生装置２に印
加するイオン発生信号３および、表面電位計５および６
の表面電位測定結果からシート速度を検出する方法を図
３に基づいて説明する。なお、走行シートの速度は帯電
位置点Ａから第１測定点Ｂの距離Ｄの間では、張力変化
や延伸工程によって変化する可能性はあるが、第１測定
点Ｂと第２測定点Ｃの間では速度変化はないものとす
る。

【００２５】第１測定点Ｂに設置した表面電位計５と第
２測定点Ｃに設置した表面電位計６は、図１に示すよう
に所定の距離Ｌを離して設置しているため、表面電位計
５の測定波形１５と表面電位計６の測定波形１６の位相
は図３に示すように時間Ｔの位相差をもって測定され
る。この時間差Ｔと表面電位計の設置距離の差Ｌとか
ら、第１測定点Ｂにおける走行シートの絶対速度Ｖは下
式で求めることができる。

【００２６】Ｖ＝Ｌ／Ｔ なお、第１測定点Ｂおよび第２測定点Ｃとの間で速度差
がある場合には、Ｖは第１測定点Ｂおよび第２測定点Ｃ
の間の平均速度となる。

【００２７】上述の通り、イオン発生装置と表面電位測
定器を用いることで走行シートの絶対速度を非接触で求
めることが可能となる。

【００２８】ここで位相を測定する際に１周期（３６０
°）以上ズレてしまうと、何周期ズレたかの判断が必要
となり、速度計算が煩雑になる。この位相差はイオン発
生信号３の周波数Ｆと、走行シート１の走行速度Ｖおよ
び第１、第２の測定点に設置した表面電位測定器５、６
の距離Ｌとで決定される値である。つまり、Ｌの値をシ
ート上に印加されたプラス・マイナスの帯電周期以上の
値にすると、１周期以上の位相ズレが発生する。ここ
で、シート上の帯電周期Ｐは下式で表される。

【００２９】Ｐ＝Ｖ／Ｆ 例えば、走行シートの速度Ｖを２００（ｍ／ｎｉｎ）、
イオン発生信号周波数Ｆを１０（Ｈｚ）とすると、シー
ト上の帯電周期Ｐは Ｐ＝２００／（１０×６０）×１０００≒３３３（ｍ
ｍ） となる。

【００３０】つまり、上述条件では表面電位計５、６間
の距離Ｌを３３３ｍｍ以下にすれば測定波形の位相ズレ
を１周期以内に押さえることができる。但し、この結果
はシート速度Ｖが帯電位置点Ａおよび、第１測定点Ｂお
よび第２測定点Ｃで変化しない場合であって、例えば第
１測定点Ｂで速度が速くなる場合にはＰの値が小さくな
るため、距離Ｌの値を小さくしないと、１周期以上の位
相差が生じることになる。

【００３１】次に第２の態様について説明する。図１に
示す帯電位置点Ａと第１測定点Ｂとの距離をＤとし、帯
電位置点Ａで走行シート１に正負のイオンを印加するイ
オン発生装置２に入力するイオン発生信号３の波形を１
０とし、帯電位置点Ａと第１測定点Ｂで走行シートに速
度差がない場合には、イオン発生信号３の波形１０と第
１測定点の表面電位計５の測定波形１７は図４に示すよ
うに、時間Ｔの位相差をもって測定される。この位相差
Ｔは帯電位置点Ａと第１測定点Ｂとの距離がＤであるた
め、 帯電位置点Ａおよび第１測定点Ｂの速度をＶとす
ると、 Ｔ＝Ｄ／Ｖ となる。

【００３２】次に、帯電位置点Ａでの走行シートの速度
はＶであるが、シートの伸びによって第１測定点Ｂで走
行シートの速度がＶｃに変化した場合（波形１８）に
は、上述の位相差ＴはΔＴ分変化する。この場合のＶｃ
は帯電位置点Ａと第１測定点Ｂの間における平均速度と
して、 Ｖｃ＝Ｄ／（Ｔ−ΔＴ） となる。

【００３３】ここで、上述位相差Ｔを測定する際に１周
期（３６０°）以上ズレてしまうと、何周期ズレたかの
判断が必要となる。つまり、帯電位置点においてイオン
発生装置２に印加するイオン発生信号３の周波数Ｆと位
相差Ｔを比較し、 Ｔ＞１／Ｆ であると、１周期（３６０°）以上のズレが発生するこ
とになる。

【００３４】この１周期以上のズレを正確に求める方法
を以下に記述する。

【００３５】先ず第１の方法として、イオン発生信号３
を例えばステップ状にＯＦＦからＯＮに変化させ、第１
測定点でそのステップ状の変化を検知し、イオン発生信
号３とのステップ状の変化の発生タイミングのズレを調
べることで、ズレ周期の数を求めることが可能である。

【００３６】次に第２の方法として、イオン発生信号３
の周波数ＦにＦａの周波数で振幅変調を施す方法があ
る。図５に示すように、イオン発生信号３の波形１１は
周波数Ｆに比べ遅い周波数Ｆａを持った波形１３で、振
幅変調が掛けられている。このＦａの値と上述位相差Ｔ
との関係を、 Ｔ＜１／Ｆａ とすると、波形１３の周期は位相差Ｔより長くなるた
め、Ｆａの信号は第１測定点Ｂで、１周期以内のズレに
収まり、波形１１上における点Ｓが第１測定点Ｂの波形
１９上で点Ｑとして特定することが可能となり、位相差
Ｔ−ΔＴの計測が可能となる。

【００３７】また、イオン発生信号で走行シートにイオ
ン４を印加し、シート上に帯電させる場合には、イオン
発生器３とシートの間をイオンが走行する時間は数十か
ら数百ミリ秒といわれている。この遅れは第２の態様の
測定方式では誤差になるが、あらかじめ測定しておき補
正すればよい。

【００３８】次に第３の態様について説明する。図２に
示すように、帯電位置点Ａにおいて矢印方向に走行する
枚葉シート３０に対向させた、イオン発生装置２に印加
するイオン発生信号３の周波数Ｆで、時間的に正負が交
互に入れ替わるイオン４をシート１に印加すると、走行
しているシート１の表面には、図に示すように、正負の
電荷が帯電する。

【００３９】次に枚葉シート３０の走行方向の下流にお
いて、速度を測定したい第１測定点Ｂに表面電位計５を
設置し、枚葉シート３０表面の帯電状態を測定すること
によって、シート速度を検出する方法を以下に説明す
る。

【００４０】図２における帯電位置点Ａと第１測定点Ｂ
とで枚葉シート３０に速度差がない場合は、図６に示す
イオン発生信号１２の周波数Ｆ１と表面電位計５の表面
電位測定波形２０の周波数Ｆ２とは同一周波数を持った
波形となる。しかし、シート速度に差が生じると周波数
に差が発生する。この走行シートの帯電位置点Ａでの速
度をＶとすると、第１測定点Ｂにおける速度Ｖｒは下式
で求められる。

【００４１】Ｖｒ＝Ｆ２／Ｆ１×Ｖ 上述では各信号の周波数を用いて速度を求めたが、各信
号の周期を用いて演算することも可能である。その場
合、図６に示す波形１２の周期をＰ１、波形２０の周期
をＰ２し、この走行シートのＡ点の速度をＶとすると、
Ｂ点における走行シートの速度Ｖｒは下式で求められ
る。

【００４２】Ｖｒ＝Ｐ１／Ｐ２×Ｖ なお、本態様で示す枚葉シートは、帯電位置点Ａおよび
第１測定点Ｂで速度は変化するが、張力や延伸によるシ
ートの伸びはないものとする。

【００４３】上述したように、第１測定点Ｂにおける速
度Ｖｒは、帯電位置点Ａにおける速度に周波数の比もし
くは周期の比を掛けることで求めることができる。反対
にＶｒからＶを求めることもできる。

【００４４】なお、第３の態様において第１の態様のご
とく、さらに第２測定点Ｃにおいて電位を測定すれば、
第１の態様と同じく帯電位置点Ａでの速度が不明であっ
ても第１測定点Ｂにおけるシートの走行速度を測定でき
る。この場合第１測定点Ｂと第２測定点Ｃとの間の距離
Ｌは枚葉シートの走行方向の長さより短い方が良い。

【００４５】以上述べたように、第１の態様、第２の態
様およびの第３の態様共に非接触で走行シートの速度を
測定することが可能であり、帯電付与という方式のため
被測定物を汚すことやキズ付けることもない。

【００４６】なお、シートに帯電させるためには、正負
のイオンを放出する除電器を用いるのが好ましい。この
除電器は通常は除電を目的に使用されるが、除電器を走
行体に近づける、もしくは出力を十分に上げることによ
って、走行シートへの帯電が可能となる。例えば、ポリ
エステルフィルムの除電目的では、除電器への印加電圧
をおよそ５〜７ＫＶに設定し、除電器と走行シートの距
離を５〜１０ｃｍに設定する。この距離を１〜３ｃｍに
近づけることにより、走行シート表面に１〜３ＫＶ程度
の帯電が可能となる。また、除電器と走行シートとの距
離を除電目的の５〜１０ｃｍとした場合、除電器への印
加電圧を１０〜１３ＫＶとすることで、上述同様走行シ
ート表面に１〜３ＫＶ程度の帯電が可能となる。

【００４７】なお、除電器には自己放電方式や電圧印加
方式などがあるが、シートを帯電させるためには積極的
にイオンを放出する電圧印加方式を用いるのが好まし
い。その中でも商用周波数を用いた交流型の高圧電源方
式を用いるのが、確実な帯電を安価に行うことができる
のでより好ましい。

【００４８】また、イオン発生装置が対向する走行シー
トの裏面には図１、図２に示す大地アースを取った対極
９を用いると、電界が安定するため安定な帯電が可能と
なり好ましい。

【００４９】なお、強制的に帯電されたシートは、速度
測定の後に適正な除電を行うことにより帯電を除去でき
るので、次プロセスに問題を与えることはない。

【００５０】一方、帯電量を測定する表面電位計には集
電型や振動容量式および回転セクタ式などがあるが、応
答性の高い振動容量式を用いるのが好ましい。さらには
電圧フィードバック型を用いることによって、表面電位
計と走行シートとの距離が変動しても安定した測定が可
能となるのでより好ましい。

【００５１】上記のように走行シートの速度を測定し、
各測定点近傍の搬送ロールの速度と比較し、差が十分小
さければシートの傷みが小さいことを確認でき、プラス
チックフィルムなどのシートの製造工程のトラブルの検
出を容易に行うことができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、走行シートの速度測定
が非接触で確実にできる。また、マーキング装置による
マーキングなども施さないため、シートに汚れやキズお
よびシワなどの外乱を与えることもなく、シートの生産
や加工工程を安定にし、生産歩留まりの向上や品質向上
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続して走行するシートの非接触
速度測定方法の概略図の一例である。

【図２】本発明に係る枚葉シートの非接触速度測定方法
の概略図の一例である。

【図３】本発明にかかる２台の表面電位計を用いた場合
の帯電量測定結果の一例である。

【図４】本発明にかかる１台の表面電位計を用いた場合
の、イオン発生信号と帯電量測定結果の一例である。

【図５】本発明にかかる振幅変調した場合のイオン発生
信号と、その帯電量測定結果の一例である。

【図６】本発明にかかる１台の表面電位計を用いた場合
の、枚葉シートにおけるイオン発生信号と帯電量測定結
果の一例である。

【図７】樹脂フィルムの製造工程の模式図である。

【 符号の説明】

１：走行シート ２：イオン発生装置 ３：イオン発生信号 ４：イオン ５：表面電位計１ ６：表面電位計２ ７：プラス電荷 ８：マイナス電荷 ９：対極 １０：イオン発生信号波形の一例 １１：振幅変調されたイオン発生信号波形の一例 １２：枚葉シートにおけるイオン発生信号波形の一例 １３：イオン発生信号に振幅変調を行うための元波形 １５〜１８：表面電位計の測定波形の一例 １９：振幅変調された表面電位計の測定波形の一例 ２０：枚葉シートにおける表面電位計の測定波形の一例 ２１：押出機 ２２：口金 ２３：冷却ロール ２４：縦延伸機 ２５：延伸ロール群 ２６：横延伸機 ２７：巻取機 ３０：枚葉シート Ａ：帯電位置点 Ｂ：第１測定点 Ｃ：第２測定点 Ｄ：帯電位置点Ａと第１測定点Ｂとの距離 Ｌ：第１測定点Ｂと第２測定点Ｃとの距離 Ｓ：振幅変調されたイオン発生信号波形上の一点 Ｑ：振幅変調された表面電位計の測定波形上一点

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行しているシートの表面を周期的に変
   化する強度で帯電し、該帯電した位置の下流であって互
   いに走行方向において所定の距離だけ離れた第１および
   第２の位置において前記シートの表面の電位を測定し、
   得られた第１および第２の位置における電位波形の位相
   差と前記所定の距離とに基づいて前記シートの走行速度
   を算出することを特徴とする走行シートの速度検出方
   法。
2. 【請求項２】 走行しているシートの表面を周期的に変
   化する強度で帯電し、該帯電した位置の下流であって走
   行方向において所定の距離だけ前記帯電した位置から離
   れた位置において前記シートの表面の電位を測定し、得
   られた電位波形の周波数と前記周期的な帯電を与えるイ
   オン発生信号の周波数との比および前記いずれかの位置
   における前記シートの速度に基づいて他方の位置におけ
   る前記シートの走行速度を算出することを特徴とする走
   行シートの速度検出方法。
3. 【請求項３】 走行しているシートの表面に周期的に変
   化する強度でイオンを与え前記シートを帯電させるイオ
   ン発生装置と、該帯電した位置の下流であって走行方向
   において所定の距離だけ前記イオン発生装置から離れた
   位置において前記走行シートの表面の電位を計測する表
   面電位計を有することを特徴とする走行シートの速度検
   出装置。
4. 【請求項４】 シートの加工手段と、シートの走行手段
   と、請求項３に記載のシートの速度検出装置とを備えて
   なる、シートの製造装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の走行シートの
   速度検出方法により、前記走行シートの速度を検出しつ
   つ、シートを加工するシートの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のシートの製造方法を用
   いて、製造されたシート。