膜卷取装置及其控制方法、膜卷绕体及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够准确地确定膜卷绕体的内部应力来防止不良情况的膜卷取装置及其控制方法、膜卷绕体及其制造方法。膜卷取装置具备卷取辊和卷取张力调整装置。计算装置使用对将卷取张力与芯部的半径方向坐标相关联地表示的卷取张力函数进行显式表示的卷取方程式。基于计算装置所计算出的卷取张力分布函数来控制卷取张力调整装置。

Membrane Coiling Device and Its Control Method, Membrane Coiling Body and Its Manufacturing Method

The invention provides a film winding device capable of accurately determining the internal stress of the film winding body to prevent adverse conditions, a control method thereof, a film winding body and a manufacturing method thereof. The film coiling device has a coiling roll and a coiling tension adjusting device. The calculating device uses a coiling equation that explicitly expresses the coiling tension function expressed by correlating the coiling tension with the radius direction coordinates of the core. The coiling tension adjusting device is controlled based on the coiling tension distribution function calculated by the calculating device.

【技术实现步骤摘要】
膜卷取装置及其控制方法、膜卷绕体及其制造方法本申请是申请日为2017年3月15日、申请号为201710155302.X、专利技术名称为“膜卷取装置的控制方法、膜卷绕体、膜卷取装置以及膜卷绕体的制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及至少具备使卷取膜的芯部旋转的旋转驱动装置和对卷取于上述芯部的上述膜的卷取张力进行调整的卷取张力调整装置的膜卷取装置及其控制方法、膜卷绕体及其制造方法。
技术介绍
膜作为卷取于圆筒状的芯部的膜卷绕体而被提供给用户。膜卷绕体有时产生以下的不良情况。(1)菊花花纹：卷取于芯部的膜成为波状起伏的形状。(2)竹笋状：卷取于芯部的膜向芯部的宽度方向偏移。(3)蠕变：当卷取于芯部的膜在宽度方向上具有厚度不均时，膜发生变形，在从芯部卷出时发生弯曲。或者，在从芯部卷出后的膜上残留有因压缩、拉伸引起的变形。需要说明的是，菊花花纹也有时采用别名而被称作褶皱(wrinkling)或星形缺陷(stardefect)。另外，竹笋状也有时采用别名而被称作滑移(slippage)或套叠(telescoping)。为了抑制膜卷绕体的不良情况，尤其在专利文献2以及非专利文献2中，研究了基于作用于膜卷绕体内部的膜上的应力(以下称作“内部应力”)和膜的层间的摩擦力来决定膜的卷取张力的方案。另外，在非专利文献5中，着眼于残留在膜卷绕体内部的膜上的残余应变(residualstrain)而解析了内部应力。然而，使对应力进行支配的微分方程式遵循单纯的假定，将内部应力作为能够由数学式表示的解析解而导出，并进行讨论。因此，未达到如专利文献2以及非专利文献2那样考虑了膜的层间的空气卷入的现实且具有定量性的研究。在先技术文献专利文献专利文献1：JP特开2012-017159号公报(2012年1月26日公开)专利文献2：JP专利第5606219号公报(2014年9月5日授权)专利文献3：JP专利第5748514号公报(2015年5月22日授权)专利文献4：JP专利第5719689号公报(2015年3月27日授权)专利文献5：JP特开2013-064650号公报(2013年4月11日公开)专利文献6：JP专利第5807876号公报(2015年9月18日授权)专利文献7：JP专利第5776077号公报(2015年7月17日授权)非专利文献非专利文献1：片材处理的基础理论与应用(东海大·桥本、加工技术研究会、2008年)非专利文献2：以褶皱和滑移的防止为目的的卷取片材上的张力与夹持载荷的最佳化(日本机械学会论文集(C册)77卷774号(2011)、545-555)非专利文献3：与考虑了卷入空气给热传导带来的影响的卷取卷的非稳定热应力模型相关的研究(日本机械学会论文集(C册)77卷780号(2011)、3161-3174)非专利文献4：与高功能塑料膜的卷取装置的开发相关的研究(东海大研究生院平成25年度博士论文)非专利文献5：S.J.BURNS、RICHARDR.MEEHAN、J.C.LAMBROPOULOS、“Strain-basedformulasforstressesinprofiledcenter-woundrolls”、TAPPIJournal、Vol.82、No.7、p159-167(1999)非专利文献6：J.Paanasalo、“Modellingandcontrolofprintingpapersurfacewinding”、[在线]、[平成28年1月12日检索]、互联网<URL：http：//lib.tkk.fi/Diss/2005/isbn9512277506>
技术实现思路
专利技术所要解决的课题膜卷绕体的内部应力对膜卷绕体的不良情况的产生存在影响，因此优选能够准确地确定。但是，在上述的在先技术文献所记载的以往技术中，在将膜卷取于芯部时，无法将卷取张力的影响充分地反映于内部应力，即准确地确定内部应力是困难的。本专利技术的目的在于，准确地确定膜卷绕体的内部应力，防止膜卷绕体的不良情况。用于解决课题的方案本专利技术的一技术方案涉及膜卷取装置的控制方法，所述膜卷取装置至少具备：旋转驱动装置，其使卷取膜的芯部旋转；以及卷取张力调整装置，其调整卷取于所述芯部的所述膜的卷取张力，所述膜卷取装置的控制方法的特征在于，基于通过非线性规划法而获得的最佳卷取张力函数来控制所述卷取张力调整装置，所述非线性规划法使用卷取方程式，所述卷取方程式是包含应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由所述芯部和卷取于所述芯部的所述膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述卷取张力函数是将所述卷取张力与所述芯部的半径方向坐标相关联地表示的函数，在所述非线性规划法中，将对所述膜卷绕体的半径进行分割而得到的多个位置处的所述卷取张力函数的多个值设为设计变量，将在更新所述设计变量以使扩张目的函数的值最小的情况下所述设计变量不再变化时的所述卷取张力函数设为所述最佳卷取张力函数，其中，所述扩张目的函数是目的函数与基于制约条件函数的惩罚函数相加而得到的函数，(1)所述目的函数至少以所述膜卷绕体中的切线方向应力以及所述膜的层间的摩擦力为参数，(2)所述制约条件函数以使所述切线方向应力的最小值取非负的值的方式对所述切线方向应力的最小值进行制约，且以使所述摩擦力成为会产生所述膜的滑移的临界摩擦力以上的方式对所述摩擦力进行制约。本专利技术的一技术方案涉及的膜卷绕体具有由基于最佳卷取张力函数对卷取方程式进行求解而得出的应力函数来表示的半径方向应力，所述最佳卷取张力函数通过使用所述卷取方程式的非线性规划法而获得，所述卷取方程式是包含应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由芯部和卷取于所述芯部的膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述卷取张力函数是将所述膜的卷取张力与所述芯部的半径方向坐标相关联地表示的函数，在所述非线性规划法中，将对所述膜卷绕体的半径进行分割而得到的多个位置处的所述卷取张力函数的多个值设为设计变量，将在更新所述设计变量以使扩张目的函数的值最小的情况下所述设计变量不再变化时的所述卷取张力函数设为所述最佳卷取张力函数，其中，所述扩张目的函数是目的函数与基于制约条件函数的惩罚函数相加而得到的函数，(1)所述目的函数至少以所述膜卷绕体中的切线方向应力以及所述膜的层间的摩擦力为参数，(2)所述制约条件函数以使所述切线方向应力的最小值取非负的值的方式对所述切线方向应力的最小值进行制约，且以使所述摩擦力成为会产生所述膜的滑移的临界摩擦力以上的方式对所述摩擦力进行制约。本专利技术的一技术方案涉及的膜卷取装置至少具备：旋转驱动装置，其使卷取膜的芯部旋转；以及卷取张力调整装置，其调整卷取于所述芯部的所述膜的卷取张力，所述膜卷取装置的特征在于，基于通过非线性规划法而获得的最佳卷取张力函数来控制所述卷取张力调整装置，所述非线性规划法使用卷取方程式，所述卷取方程式是包含应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由所述芯部和卷取于所述芯部的所述膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述卷取张力函数是将所述卷取张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜卷取装置的控制方法，所述膜卷取装置至少具备：旋转驱动装置，其使卷取膜的芯部旋转；以及卷取张力调整装置，其调整卷取于所述芯部的所述膜的卷取张力，所述膜卷取装置的控制方法的特征在于，基于通过非线性规划法而获得的最佳卷取张力函数来控制所述卷取张力调整装置，所述非线性规划法使用卷取方程式，所述卷取方程式是包含应力函数、残留应变应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由所述芯部和卷取于所述芯部的所述膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述残留应变应力函数是表示残留在所述膜卷绕体内部的所述膜上的应变所引起的应力的函数，所述卷取张力函数是将所述卷取张力与所述芯部的半径方向坐标相关联地表示的函数，在所述非线性规划法中，将对所述膜卷绕体的半径进行分割而得到的多个位置处的所述卷取张力函数的多个值设为设计变量，将在更新所述设计变量以使扩张目的函数的值最小的情况下所述设计变量不再变化时的所述卷取张力函数设为所述最佳卷取张力函数，其中，所述扩张目的函数是目的函数与基于制约条件函数的惩罚函数相加而得到的函数，(1)所述目的函数至少以所述膜卷绕体中的切线方向应力以及所述膜的层间的摩擦力为参数，(2)所述制约条件函数以使所述切线方向应力的最小值取非负的值的方式对所述切线方向应力的最小值进行制约，且以使所述摩擦力成为会产生所述膜的滑移的临界摩擦力以上的方式对所述摩擦力进行制约。...

【技术特征摘要】
2016.03.16 JP 2016-0529961.一种膜卷取装置的控制方法，所述膜卷取装置至少具备：旋转驱动装置，其使卷取膜的芯部旋转；以及卷取张力调整装置，其调整卷取于所述芯部的所述膜的卷取张力，所述膜卷取装置的控制方法的特征在于，基于通过非线性规划法而获得的最佳卷取张力函数来控制所述卷取张力调整装置，所述非线性规划法使用卷取方程式，所述卷取方程式是包含应力函数、残留应变应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由所述芯部和卷取于所述芯部的所述膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述残留应变应力函数是表示残留在所述膜卷绕体内部的所述膜上的应变所引起的应力的函数，所述卷取张力函数是将所述卷取张力与所述芯部的半径方向坐标相关联地表示的函数，在所述非线性规划法中，将对所述膜卷绕体的半径进行分割而得到的多个位置处的所述卷取张力函数的多个值设为设计变量，将在更新所述设计变量以使扩张目的函数的值最小的情况下所述设计变量不再变化时的所述卷取张力函数设为所述最佳卷取张力函数，其中，所述扩张目的函数是目的函数与基于制约条件函数的惩罚函数相加而得到的函数，(1)所述目的函数至少以所述膜卷绕体中的切线方向应力以及所述膜的层间的摩擦力为参数，(2)所述制约条件函数以使所述切线方向应力的最小值取非负的值的方式对所述切线方向应力的最小值进行制约，且以使所述摩擦力成为会产生所述膜的滑移的临界摩擦力以上的方式对所述摩擦力进行制约。2.根据权利要求1所述的膜卷取装置的控制方法，其特征在于，所述扩张目的函数的值通过基于所述设计变量对所述卷取方程式进行求解来得到。3.根据权利要求1所述的膜卷取装置的控制方法，其特征在于，表示所述切线方向应力的函数以及表示所述摩擦力的函数由所述应力函数表示，所述应力函数通过基于所述设计变量设定所述卷取张力函数的值并对所述卷取方程式进行求解来得到，所述扩张目的函数的值根据由对所述卷取方程式进行求解而得出的所述应力函数所表示的所述切线方向应力以及所述摩擦力来得到。4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜卷取装置的控制方法，其特征在于，施加于所述芯部的半径方向应力的绝对值为临界应力以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的膜卷取装置的控制方法，其特征在于，所述膜卷绕体的最外层的半径的95％的半径位置处的所述膜的层间的摩擦力为使所述膜卷绕体的质量乘以重力的10倍的加速度而得到的值以上。6.一种膜卷绕体，其特征在于，所述膜卷绕体具有由基于最佳卷取张力函数对卷取方程式进行求解而得出的应力函数来表示的半径方向应力的分布、以及基于所述最佳卷取张力函数对所述卷取方程式进行求解而得出的切线方向应力的分布，所述最佳卷取张力函数通过使用所述卷取方程式的非线性规划法而获得，所述卷取方程式是包含所述应力函数、残留应变应力函数以及卷取张力函数且显式表示所述卷取张力函数的方程式，所述应力函数是表示由芯部和卷取于所述芯部的膜构成的膜卷绕体内部的所述膜中的半径方向应力的函数，所述残留应变应力函数是表示残留在所述膜卷绕体内部的所述膜上的应变所引起的应力的函数，所述卷取张力函数是将所述膜的卷取张力与所述芯部的半径方向坐标相关联地表示的函数，在所述非线性规划法中，将对所述膜卷绕体的半径进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本昭宣，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP