JP7322747B2 - ウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエブ搬送装置に関し、特にウエブの蛇行制御を行うために用いられるエッジセンサに発生したセンサ汚れの検知方法に関する。

帯状の薄板（ウエブ）を搬送するウエブ搬送装置が多く利用されている。従来、ウエブ搬送時のウエブの蛇行制御では、ウエブ位置センサによりウエブのエッジあるいはセンターラインの位置が検知される。そして、ウエブの検知位置を基にウエブを一定位置に自動制御するＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置およびＣＰＣ（Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置が用いられている。

特許文献１には、ウエブを供給するウエブ供給部と、ウエブ供給部からのウエブ供給の幅方向位置を調整する幅方向位置調整部材と、ウエブ供給部から供給されたウエブの幅方向位置を検知するウエブ位置センサと、ウエブ位置センサによる検知位置に基づくフィードバック制御により、ウエブ供給部から供給されるウエブの幅方向位置を目標位置に近づけるように幅方向位置調整部材を操作する幅方向位置制御部とを有し、幅方向位置制御部は、フィードバック制御のフィードバックゲインとして、ウエブの搬送速度が遅いほど小さく速いほど大きい可変値を用いるウエブ搬送装置及びその方法と電池の製造方法が開示されている。

特開２０１１－４２４５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、埃等の汚れがウエブ位置センサに付着した場合、エッジ位置を正確に読み取ることができずに、ウエブ搬送装置の蛇行制御が適切に機能しなくなるという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、ウエブの蛇行制御に用いるエッジセンサの汚れを検知するウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法を提供する。

一実施形態にかかるウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法は、ウエブの蛇行制御に用いるエッジセンサの汚れを検知するウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法であって、ウエブ搬送装置において、搬送中のウエブを挟んで対応するように投光部と受光部が配置され、投光部から受光部への投光により、ウエブのエッジ部分を境界として受光領域と遮光領域とが分かれるエッジセンサを用いて、エッジ位置を検知するステップと、搬送中のウエブを搬送しながらエッジ位置検知値の前回値と今回値を取得するステップと、前回値と今回値を比較して同じ値を示す場合に、エッジセンサが汚れていると判定するステップと、エッジセンサが汚れていると判定された場合に、ウエブの搬送を停止する異常処理を行うステップと、を備える。

本発明にかかるウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法によれば、ウエブのエッジとエッジセンサの汚れとを判別して検知することができ、センサ汚れによるウエブ搬送装置の誤動作を防止することができる。

実施の形態１にかかるウエブ搬送装置を例示した図である。 実施の形態１にかかる蛇行制御を行う蛇行制御装置構成を例示した図である。 図２におけるエッジ位置測定部の拡大図である。 実施の形態１にかかるセンサ汚れによるエッジ位置の誤検知の測定原理を例示した図である。 実施の形態１にかかるウエブ搬送処理の流れを説明するフローチャートである。 実施の形態１にかかるエッジ位置誤検知探索処理の流れを説明するフローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

本実施形態におけるウエブ搬送装置は、リチウム二次電池の電極素材の製造に用いられる箔（帯状の薄板であって、以下場合に応じて、ウエブと称す）を搬送する。そこで、図１に実施の形態１にかかるウエブ搬送装置を例示した図を示す。図１に示すウエブ搬送装置は、箔１がロール状に巻回した巻出ロール２（例えば、ウエブロール）から供給され、複数のロールにより箔１が巻取部へ向かって搬送される。搬送時に、箔１は活物質の塗工や切断等により加工処理され、加工後の箔１は巻取部において巻取ロール８としてロール状に巻き取られる。また、箔１に対して、ダンサロール４に設置されたダンサセンサと検出ロール６に設置された張力検出器とを用いた張力制御、エッジセンサ７を用いた蛇行制御、および、マスターロール５を用いた搬送制御が行われる。その他のロール３は、制御された駆動力が伝達される駆動ロール、あるいは、駆動力を持たないフリーロールである。

ダンサセンサを用いる張力制御では、ダンサセンサが揺動するダンサロール４の角度等の位置変化を検知する。ダンサセンサに対応する制御部は、位置検知結果を利用してダンサロールの揺動を制御することにより、箔１の張力制御を行う。一方、張力検出器を用いる張力制御では、検出ロール６を走行する箔１の荷重により張力検出器が箔１の張力を検知する。張力検知器に対応する制御部は、張力検知結果を利用して制御対象のロールの回転制御を行うことにより、箔１の張力制御を行う。また、マスターロール５は箔１を挟んで搬送する機能を有している。マスターロール５の周速は搬送速度Ｖｍとして搬送制御に利用される。例えば、搬送制御部は巻出速度と巻取速度とを制御して、搬送速度Ｖｍと等しくなるように搬送制御を行う。このように、箔１の張力制御および搬送制御が行われる。

図１中のＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とＣＰＣ（Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）は、一般的にウエブの巻出しおよび巻取りの際のウエブのエッジあるいはセンターラインを一定位置に保つ操作を自動的に行う蛇行制御装置により蛇行制御が行われることを示すものである。以下では、エッジセンサ７とＥＰＣユニット１１を用いた箔１の蛇行制御装置を用いた例について説明する。

図２～図３を参照してエッジセンサ７とＥＰＣユニット１１を用いた箔１の蛇行制御について説明する。図２は実施の形態１にかかる蛇行制御を行う蛇行制御装置構成を例示した図であり、図３は図２におけるエッジ位置測定部の拡大図である。図２に示す実施の形態１にかかる蛇行制御を行う蛇行制御装置構成において、箔１は駆動力を持たないフリーロール９と駆動ロール１０に沿って図中の右方向に搬送走行する。箔１の搬送時、駆動ロール１０の駆動を制御するＥＰＣユニット１１は、エッジセンサ７により検知されたエッジ位置の検知結果を受け、エッジ位置の目標値との差分を演算する。続いて、ＥＰＣユニット１１は演算結果に応じて駆動ロール１０の駆動を調整し、箔１のエッジは目標位置に制御される。

図３に示すエッジ位置測定部において、箔１のエッジ位置を検知するためのエッジセンサ７は光学式であり、箔１の幅方向に延在する発光領域を有する投光部７ａが配置され、箔１を挟んで投光部７ａと対向するように受光部７ｂが配置される。なお、受光部７ｂも投光部７ａと同様に箔１の幅方向に延在する受光領域を有する。投光部７ａと受光部７ｂとの間を走行する箔１は、投光部７ａから照射される光を遮光する。受光部７ｂは、箔１によって遮光されることなく通過した光を受光して電気信号に変換する。そして、受光部７ｂには投光部７ａから照射される光が箔１により遮光される遮光領域と、投光部７ａから照射される光が箔１により遮光されることなく受光部７ｂに到達する受光領域とが形成される。受光部７ｂでは、遮光領域と受光領域との境界を検出することができ、エッジ位置測定部ではこの境界に基づき、箔１のエッジ位置を検知する。しかし、箔１の搬送過程では、エッジセンサ７に埃やワークの破片等の汚れが発生する場合がある。

ここで、図４に実施の形態１にかかるセンサ汚れによるエッジ位置の誤検知の測定原理を例示した図を示す。エッジセンサ７は受光部７ｂの受光量が予め設定されたしきい値を下回った位置を検知する。つまり、光の受光領域と遮光領域の境界をエッジ位置として検知し、この検知結果を受けてＥＰＣユニット１１が蛇行制御に必要な制御を行う。

受光部７ｂに汚れ１２が付着した場合には、投光部７ａから照射される光は汚れ１２により遮光される。この時、エッジセンサ７は汚れ１２の端部によって形成された受光領域と遮光領域の境界をエッジ位置として誤検知する。一方、ＥＰＣユニット１１による蛇行制御を行っているため、正常搬送時において、ＥＰＣユニット１１が認識するエッジ位置は常に微小変化する。しかし、エッジセンサ７が汚れ１２をエッジ位置として誤検知した場合には、受光領域と遮光領域との境界が一定であり変化しない。つまり、ＥＰＣユニット１１が認識するエッジ位置の変化量はゼロであり、ＥＰＣユニット１１はエッジの位置制御を不要と判断する。このように、エッジセンサ汚れによるエッジ位置の誤検知が生じるとＥＰＣユニット１１による蛇行制御に不具合が生じる。

次に、図５～図６を参照して、エッジ位置の誤検知探索処理について説明する。まず、図５は実施の形態１にかかるウエブ搬送処理の流れを説明するフローチャートであり、以下のステップＳ１～Ｓ５の工程を有する。

ウエブ搬送装置を用いた箔１の搬送中、箔１の張力制御が開始され（ステップＳ１）、蛇行制御が開始され（ステップＳ２）、搬送制御が開始される（ステップＳ３）。さらに、後述するエッジ位置誤検知探索処理が行われた後（ステップＳ４）、箔１の搬送が停止する（ステップＳ５）。

ステップＳ１の張力制御では、例えば、ダンサセンサと張力測定器を用いて箔１の張力制御が行われる。ステップＳ２の蛇行制御では、エッジセンサ７により箔１のエッジ位置を検知し、その検知結果を受けたＥＰＣユニット１１により箔１の蛇行制御が行われる。ステップＳ３の搬送制御では、例えば、マスターロール５が箔１の搬送速度の基準として用いられ、箔１の搬送制御が行われる。このように、箔１の張力制御、蛇行制御および搬送制御を行いながら、以下に説明するエッジ位置誤検知探索処理を実行する。

図６は図５で説明したステップＳ４におけるエッジ位置誤検知探索処理の流れを説明するフローチャートである。図６に示すように、実施の形態１にかかるエッジ位置誤検知探索処理は、以下のステップＳ６～Ｓ１１の工程を有する。なお、本実施形態にかかるエッジ位置誤検知探索処理は、例えばＣＰＵ上で実行されるプログラムにより実現できる。

搬送中の箔１を挟んで対応するように投光部７ａと受光部７ｂが配置され、投光部７ａから受光部７ｂへの投光により、箔１のエッジ部分を境界として受光領域と遮光領域とが分かれるエッジセンサ７を用いて、エッジ位置を検知する（ステップＳ６）。搬送中の箔１を搬送しながらエッジ位置検知値の前回値と今回値を取得する（ステップＳ７）。前回値と今回値を比較して異なる値を示す場合は（Ｓ７：ＮＯ）、エッジセンサ７に汚れが無いと判定し、今回値を前回値として記憶する（ステップＳ８）。箔１の搬送状態が継続される場合は、ステップＳ６に戻り一連のエッジ位置誤検知探索処理のフローを繰り返す（ステップＳ９：ＹＥＳ）。箔１の搬送状態を継続しない場合は、搬送を停止する（Ｓ９：ＮＯ）。

一方、ステップＳ７で取得した前回値と今回値を比較して同じ値を示す場合は（Ｓ７：ＹＥＳ）、エッジセンサ７が汚れていると判定する（ステップＳ１０）。エッジセンサ７が汚れていると判定された場合に、箔１の搬送を停止する異常処理を行う（ステップＳ１１）。

ステップＳ６では、図２～図３に示した構成により、箔１はウエブ搬送装置に配置されたエッジセンサ７の投受光部間を搬送走行する。箔１の搬送中、投光部７ａより照射された光は搬送される箔１とエッジセンサ７に付着した汚れ１２との少なくとも１つにより遮光される。エッジ位置測定部では受光部７ｂの受光量を電気信号に変換し、予め設定されたしきい値に基づいて遮光領域と受光領域を判断し、その境界をエッジ位置として検知値を取得する。ＥＰＣユニット１１はエッジセンサ７の検知結果を受けて駆動ロール１０の駆動を調整することにより、箔１のエッジ位置を制御するものである。

ステップＳ７では、搬送距離の所定間隔ごとにエッジ位置の検知値を取得するとともに記憶する。搬送距離は搬送時間であってもよい。さらに、取得したエッジ位置の検知値について、前回取得した検知値（エッジ前回値）と今回取得した検知値（エッジ今回値）との大小比較を行う。ステップＳ７では、エッジ今回値がエッジ前回値と同じ値であるか否かが判断される。

ここで、エッジセンサ汚れが発生していない正常搬送時にはエッジ位置が常に微小変化するため、エッジ位置の検知値も常に変化する。つまり、ステップＳ７で取得したエッジ前回値とエッジ前回値は異なる値を示す。この場合に（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ８では、エッジセンサ７に汚れが無いと判定する。さらに、取得した今回値は前回値として記憶して、次回の判定に利用する。

そして、ステップＳ９において搬送を終了する場合には（Ｓ９：ＮＯ）、ウエブ搬送装置を停止する。箔搬送を継続する場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、ステップＳ６に戻りエッジ位置誤検知探索処理を繰り返す。

一方、図４に示したように、エッジセンサ汚れが発生した場合には、投光部７ａから照射される光は汚れ１２により遮光され、汚れ１２の端部において遮光領域と受光領域との境界が形成される。この時、エッジセンサ７は汚れ１２の端部をエッジ位置として認識し、検知値を取得する。この状態において搬送距離が進んでもエッジ位置の検知値は変化しない。そのため、ステップＳ７の処理により取得されたエッジ前回値とエッジ今回値は同じ値を示す（Ｓ７：ＹＥＳ）。これにより、ステップＳ１０ではエッジセンサ汚れ検知と判定する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０においてエッジセンサ汚れ検知と判定された場合に、警報を出力し箔１の搬送を停止する。エッジセンサ７の汚れ１２は清掃により除去する。このように、エッジ位置誤検知探索処理を繰り返し行うことにより、エッジセンサ７の汚れを検知することができる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態にかかるウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法によれば、ウエブ搬送装置におけるＥＰＣ制御を行いながら、ウエブの搬送距離の経過に伴うエッジ位置変化を捉えて比較する。これにより、ウエブのエッジ位置とエッジセンサ汚れとを判別し、エッジセンサの汚れを検知することができる。その結果、センサ汚れによるウエブ搬送装置の誤動作を防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、リチウムイオン二次電池の電極素材の製造工程に限らず、他の帯状材（例えば、紙やフィルム等）の搬送を行う工程に適用することができる。

１ 箔
２ 巻出ロール
３ ロール
４ ダンサロール
５ マスターロール
６ 検出ロール
７ エッジセンサ
７ａ 投光部
７ｂ 受光部
８ 巻取ロール
９ フリーロール
１０ 駆動ロール
１１ ＥＰＣユニット
１２ 汚れ

Claims (1)

1. ウエブの蛇行制御に用いるエッジセンサの汚れを検知するウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法であって、
   前記ウエブ搬送装置において、搬送中のウエブを挟んで対応するように投光部と受光部が配置され、前記投光部から前記受光部への投光により、前記ウエブのエッジ部分を境界として受光領域と遮光領域とが分かれるエッジセンサを用いて、エッジ位置を検知するステップと、
   前記ウエブを搬送しながらエッジ位置検知値を取得するステップと、
   前記エッジ位置検知値の前回値と今回値を比較するステップと、
   前記前回値と前記今回値とに差異が有る状態から無い状態に変化した場合に、前記エッジセンサが汚れていると判定するステップと、
   前記エッジセンサが汚れていると判定された場合に、前記ウエブの搬送を停止する異常処理を行うステップと、を備える、
   ウエブ搬送装置のセンサ汚れ検知方法。

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