TW201402440A - 片材導向系統 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種片材導向系統，本發明的片材導向系統用於輸送片材，其中包括：第一控制輥部，被設置為在第一平面上可運動，供所述片材沿所述第一平面進入，且沿著與所述第一平面平行隔開的第二平面送出所述片材；第二控制輥部，被設置為在第二平面上可運動，供所述片材沿所述第二平面進入，且沿著與所述第一平面及所述第二平面平行隔開的第三平面送出所述片材；以及控制部，控制所述第一控制輥部或所述第二控制輥部分別獨立地運動。由此，本發明提供一種片材導向系統，該系統透過同時調節移動片材的移動方向及位置，從而能夠防止移動片材的晃動及因張力的不均衡所引起的片材的不均勻變形或鼓起。

Description

片材導向系統

本發明涉及一種片材導向(WEB GUIDE)系統，更詳細地涉及一種藉由獨立作用的兩個控制輥同時控制片材(WEB)的移動方向及位置，以防止在只控制片材的移動方向或位置時可能會導致的張力的不均衡或片材鼓起的片材導向系統。

在各種工業領域中，廣泛地使用藉由輥輪支撐並運送連續紙、塑膠薄膜或金屬膜等柔軟的連續材料(下稱“片材”)的片材控制技術。特別是，最近對於高附加值的材料也使用片材導向系統。

在運送片材時，當支撐片材的輥輪設置在不正確的位置時，或者由於安裝在輥輪上的軸承的公差或安裝在輥輪上的驅動電動機的振盪等所引起的差錯，會在輸送片材時導致晃動。

已知有很多用以補償此時產生的片材晃動的系統，參照圖1，習知片材導向系統如圖中的(a)所示只控制片材的移動方向，或者如圖中的(b)所示只控制片材的位置以補償片材的晃動。

然而，習知發明忽略了在透過只控制片材的移動方向或位置而補償片材晃動時所產生的由不均衡的張力所引起的片材的不均勻的變形或鼓起，或者在片材材質為彈性材料時，則期待所述變形或鼓起在片材的運送過程中被彈性沖掉。

但是，這種方法在片材的表面形成圖案時導致以下問題：若在不均勻變形或鼓起狀態的片材的表面形成圖案，則在片材恢復原狀時，圖案的形狀會變形，因此無法輸出所需要的圖案。

本發明是為了解決上述習知問題而提出的，其目的是提供一種片材導向系統，該系統透過同時調節移動片材的移動方向及位置，從而能夠防止移動片材的晃動及因張力的不均衡所引起的片材的不均勻變形或鼓起。

上述目的透過本發明的以下技術方案來實現。一種片材導向系統，用於輸送片材，其中包括：第一控制輥部，被設置為在第一平面上可運動，供片材沿第一平面進入，且沿著與第一平面平行隔開的第二平面送出片材；第二控制輥部，被設置為在第二平面上可運動，供片材沿第二平面進入，且沿著與第一平面及第二平面平行隔開的第三平面送出片材；以及控制部，控制第一控制輥部或第二控制輥部分別獨立地運動。

其中可進一步包括水準運動部，用以導向第一控制輥部或第二控制輥部的端部在水準方向上運動。

而且，可進一步包括相互隔開的一對壁面，水準運動部設置在第一控制輥部或第二控制輥部的端部和壁面之間。

其中第一控制輥部或第二控制輥部可包括長度調節部，該長度調節部用以在第一控制輥部或第二控制輥部的轉動時調節其軸向長度，以保持第一控制輥部或第二控制輥部的端部與水準運動部的連接狀態。

而且，長度調節部可包括：***部，向水準運動部側突出並與第一控制輥部或第二控制輥部的中心軸具有同一個中心軸；和凹槽部，供***部的一部分***，另一側與水準運動部連接。

其中在所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的兩端部可進一步包括拉力感測器，用以檢測在第一控制輥部或第二控制輥部的兩端部上產生的張力。

而且，可進一步包括：多個第一位置感測器，檢測向第一控制輥部進入的片材的進入角度；和多個第二位置感測器，檢測從第二控制輥部送出的片材的送出角度。

其中所述控制部可控制水準運動部，以調節第一控制輥部或第二控制輥部的轉動，從而使得在片材的兩端部產生的張力相同。

根據本發明，提供一種片材導向系統，該系統透過使用位於不同高度並可獨立控制的兩個輥輪，在運送片材時能夠防止片材的晃動及由不均衡的張力所引起的片材的不均勻變形或鼓起。

而且，透過水準運動部，使第一控制輥部或第二控制輥部獨立運動，從而能夠將在通過第一控制輥部或第二控制輥部的片材的兩端部產生的張力保持一致，以防止片材的鼓起。

下面，參照圖式詳細說明本發明的第一實施例的片材導向系統100。

圖1為示意地表示習知片材導向系統的立體圖；圖2為示意地表示本發明的第一實施例的片材導向系統的立體圖；圖3 為示意地表示圖2所示片材導向系統的橫截面的剖視圖；圖4為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，片材在無水準運動部的運動狀態下通過的狀態的平面圖；圖5為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，片材在由於水準運動部的運動而控制輥部轉動的狀態下通過的狀態的平面圖。

參照圖2或圖5，本發明的第一實施例的片材導向系統100是同時控制片材的移動方向及位置的系統，包括；壁面105、第一控制輥部120、第一水準運動部130、第一拉力感測器140、第二控制輥部150、第二水準運動部160、第二拉力感測器170、感測器部180和控制部。

所述壁面105被設置為相互隔開的一對壁面，起到將後述之第一控制輥部120、第一水準運動部130、第一拉力感測器140、第二控制輥部150、第二水準運動部160、第二拉力感測器170以及感測器部180容納於一對壁面105之間的外殼作用。

首先，將供片材110進入並與後述第一輥輪121的外周面的最下端接觸為止的平面稱為第一平面111，將從後述第一輥輪121的外周面的最上端到後述第二輥輪151的外周面的最下端為止的平面稱為第二平面112，從後述第二輥輪151的外周面的最上端到運送片材110的目的地為止的平面稱為第三平面113。即，第一平面111、第二平面112及第三平面113均為平行設置。

但是，第一平面111、第二平面112及第三平面113並不局限於此，根據片材110的輸送方向，可自由選擇。即，可與上述方向相反的方向送出片材110，也就是說可使片材110沿第三平面113進入，並沿第一平面111送出。

所述第一控制輥部120是用以轉換片材110的移動方向，以使片材110沿著後述第一平面111進入，並沿後述第二平面112送出，且將片材110的位置提升至後述第一輥輪121的直徑和片材110的厚度高度的裝置，包括第一輥輪121、第一軸122和第一長度調節部123。

所述第一輥輪121在沿其外周面接觸有片材110的狀態下轉換片材110的移動方向。即，導向片材110的移動方向，使得片材110從第一輥輪121的最下端進入，並從最上端送出。

此外，在送出片材110的期間，所述第一輥輪121與片材110接觸並支撐片材110，從而往使用者所希望的方向帶動片材110。

所述第一軸122被***所述第一輥輪121中，支撐所述第一輥輪121並使之旋轉。所述第一軸122是公知技術，因此省略詳細說明。

所述第一長度調節部123供調節第一控制輥部120的軸向長度，當水準運動部130運動，以使第一控制輥部120轉動時，為了保持第一控制輥部120與水準運動部130的連接狀態，需要改變第一控制輥部120的長度，因此透過第一長度調節部123調節軸向長度。

在本發明的一實施例100中，第一長度調節部123由凹槽部124和***部125構成，在凹槽部124嵌合於***部125的狀態下可沿軸線方向運動，而且在凹槽部124的內壁面設置有插槽，在***部125的外側面設置有與插槽對應的突部，因此僅由凹槽部124和***部125的運動即能夠調節第一長度調節部123的長度。這可適用於第一長度調節部123的變動幅度小的情況，但並不局限於此。

然而，如果第一長度調節部123的變動幅度必須寬，凹槽部124側的第一軸122或***部125側的第一軸122中的至少一個必須被設置為其長度可伸縮。雖然，凹槽部124側的第一軸122及***部125側的第一軸122均可伸縮為佳，但並不局限於此。但在這種情況下，後述控制部需要同時控制第一長度調節部123的運動。

所述第一水準運動部130設置在壁面105和第一控制輥部120之間，且在與第一控制輥部120相連的狀態下沿壁面105進行水準運動。

在本發明的一實施例100中，第一水準運動部130設置在第一控制輥部120的兩端中的至少任意一端，而在本發明的一實施例中在兩端均有設置。當然，第一水準運動部130可僅設置在第一控制輥部120的一端側，此時，在第一控制輥部120的另一端和壁面105之間設置有軸承，隨著水準運動部130的運動，可固定第一控制輥部120的另一端的位置，且僅轉換方向。但方向轉換裝置並不局限於軸承。

如本發明之一實施例100，在第一控制輥部120的兩端設置有水準運動部130時，如果設置在一側的水準運動部130和設置在另一側的水準運動部130朝相同的方向同時移動，第一控制輥部120就按第一水準運動部130移動的距離做平行移動。例如，當通過片材導向系統100的片材110的長度改變時，為了調節第一控制輥部120和第二控制輥部150之間的間隔以反映被改變的長度而進行這種操作，但並不局限於此。

此外，如果在第一水準運動部130中，只有其中一個運動，或者水準運動部132朝彼此相反的方向移動，則第一控制輥部120在以傾斜的狀態與壁面105接觸的狀態下轉動。

換言之，當僅在第一控制輥部120的一側設置有第一水準運動部130時，只能獲得第一控制輥部120以壁面105為准轉動的效果，當在兩側設置有第一水準運動部130時，進一步獲得第一控制輥部120平行移動的效果，因此根據使用者的需求，可自由選擇。

另一方面，在本發明之一實施例100中第一水準運動部130為直線電動機(linear motor)，但並不局限於此。

所述第一拉力感測器140設置在第一控制輥部120的兩端，用以檢測在第一控制輥部120的兩端產生的拉力。如果在第一控制輥部120的兩端產生的拉力的大小不同，就會導致片材110鼓起，因此透過後述控制部調節第一水準運動部130以調節第一控制輥部120的轉動程度，直至由第一拉力感測器140檢測的拉力大小基本上一致為止。

在本發明的一實施例100中，第一拉力感測器140為測力感測器(load cell)，但並不局限於此。

所述第二控制輥部150將沿著第二平面112進入的片材110的旋轉方向朝第三平面113側轉換，並支撐被送出的片材110以控制片材110的移動方向。在本發明的一實施例100中，第二控制輥部150包括第二輥輪151、第二軸152和第二長度調節部153。

另一方面，構成第二控制輥部150的第二輥輪151、第二軸152和第二長度調節部153與上述第一控制輥部120中的第一輥輪121、第一軸122和第一長度調節部123的結構相同，因此省略詳細說明。

所述第二水準運動部160設置在壁面105和第二控制輥部150之間，在與第二控制輥部150連接的狀態下沿壁面105水 準運動。對第二水準運動部160的說明與對第一水準運動部130的上述說明相同，因此省略詳細說明。

所述第二拉力感測器170設置在第二控制輥部150的兩端，用以檢測在第二控制輥部150的兩端上產生的拉力。第二拉力感測器170具有與上述第一拉力感測器140相同的結構及功能，因此省略詳細說明。

所述感測器部180檢測所進入的片材110的位置資訊，並導向通過本發明一實施例之片材導向系統100的片材100的移動路徑，包括：多個第一位置感測器181，用以檢測進入第一控制輥部120的片材110的進入角度；及多個第二位置感測器184，用以檢測從第二控制輥部150送出的片材110的送出角度。

在本發明之一實施例100中，第一位置感測器181和第二位置感測器184分別為兩個，位於供片材110進入及送出的第一平面111及第三平面113上。

所述控制部為了將由第一拉力感測器140或第二拉力感測器170檢測的所述第一控制輥部120或所述第二控制輥部150的兩端的拉力調節為相同的拉力，控制第一水準運動部130或第二水準運動部160，以調節第一輥輪121的方向或第二輥輪151的方向。

此外，控制部控制第一水準運動部130或第二水準運動部160，以調節第一輥輪121的方向或第二輥輪151的方向，使得片材110沿著由導向感測器184導向的第三平面113送出。

下面說明如上片材導向系統的第一實施例100的動作。

圖6為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，隨著水準運動部的轉動，控制輥部的長度透過長度調節部而變動的狀態 的平面圖；圖7為僅用片材的中心線示意地表示通過圖2所示片材導向系統的片材的平面圖。

首先，參照圖4，以片材110的運送過程為准，從第一控制輥部120和第二控制輥部150與壁面105垂直接觸的情況開始說明。

為了同時調節片材110的移動方向及位置，片材110進入本發明一實施例之片材導向系統100。片材110沿第一平面111首次與第一輥輪121的外周面的最下端接觸，且到其通過第一輥輪121的外周面的最上端為止，與第一輥輪121的外周面接觸。藉此，片材110以與進入第一控制輥部120時的方向相反的方向通過第一控制輥部120，片材100所處的高度同時被提升第一輥輪121的直徑和片材110的厚度。

片材110通過第一輥輪121的外周面的最上端，且沿第二平面112移動。

在通過第二平面112後，片材110與第二輥輪151的外周面的最下端接觸，並到通過第二輥輪151的外周面的最上端為止，與第二輥輪151的外周面接觸。片材110通過第二輥輪151並沿第三平面113移動，結果片材110的高度被提升第一輥輪121的直徑、第二輥輪151的直徑以及兩倍於片材110的厚度，且沿著與進入方向相同的方向被運送至製程部或紙管(paper tube)。

即，上述情形可適用於片材110的進入位置和片材的運送位置之間只存在高度之差，而片材進入第一控制輥部120的方向和從第三控制輥部150送出的方向處於同一線上的情況。

另一方面，參照圖5，對片材110的進入位置和擬運送位置不在同一線上，且具有高度差的情況即片材110的高度和移 動方向均需要改變的情況進行說明。

片材110的進入過程與上述內容相同，因此省略詳細說明。為了改變片材110的移動方向，需要藉由第一輥輪121或第二輥輪151轉換片材110的方向。藉由水準運動部改變第一輥輪121和第二輥輪151之方向的過程相同，因此在此以第一輥輪121為准進行說明。

第一控制輥部120隨著設置在兩端的第一水準運動部130的運動，在片材110進入第一控制輥部120時和通過第一控制輥部120時之間產生第一夾角θ₁。考慮到由第一拉力感測器140檢測的第一控制輥部120的兩端的張力、由位置感測器181檢測的第一平面111及由導向感測器184導向的第三平面113，由控制部決定第一夾角θ₁，這將後面描述。

參照圖6，當第一水準運動部130運動時，為了使第一控制輥部120保持與第一水準運動部130的連接狀態，與第一控制輥部120以垂直狀態接觸壁面105時相比，需要延長第一控制輥部120的長度，這將透過第一長度調節部123調節。

第一長度調節部123在凹槽部124嵌設於***部125的狀態下可在軸線方向上運動，在凹槽部124的內壁面設置有插槽，在***部125的外側面設置有與插槽對應的突部，因此僅以凹槽部124和***部125的運動，就能夠調節第一長度調節部123的長度。

如上所述，片材110在其移動方向被轉換的狀態下通過第一控制輥部120，並進入第二控制輥部150，且在第二控制輥部150也與上述第一控制輥部120同樣地轉換移動方向，並向製程部或者紙管運送片材110。

下面說明由控制部控制水準運動部以轉換第一控制輥部 120或第二控制輥部150的方向，從而在通過第一控制輥部120或第二控制輥部150的片材的兩端檢測出相同拉力的方法。

參照圖7，第一位置感測器181檢測沿第一平面111進入的片材110的位置資訊(下面將橫向稱為x軸，縱向稱為y軸)。在本發明之一實施例100中，設置有兩個位置感測器，可藉由設置在第一位置S1的S1感測器182和設置在第二位置S2的S2感測器183求出通過第一位置S1及第二位置S2的第一平面111上的片材110的直線方程式。

在本發明的一實施例100中，S1感測器182僅檢測y軸座標S_1y，x軸座標S_1x可透過設置位置獲知。S2感測器183也僅檢測y軸座標S_2y，x軸座標S_2x可透過設置位置獲知。由於已知兩個點的座標，因此可透過以下公式計算進入第一控制輥部120的片材110的第一直線方程式L1。

此外，第二位置感測器184也檢測沿第三平面送出的片材110的位置資訊，且藉由設置在第三位置S3的S3感測器185和設置在第四位置S4的S4感測器186並透過上述公式計算位於第三平面113上的片材110的第三直線方程式L3。其中，第三位置S3和第四位置S4可為片材110所通過的實際位置，也可為使用者希望片材110通過的位置。

若確定片材110進入第一控制輥部120時的直線方程式L1和片材110從第二控制輥部150送出時的直線方程式L3，則可確定位於將第一控制輥部和第二控制輥部相連的第二平面112上且從第一控制輥部120送出並進入第二控制輥部150 的片材110的第二直線方程式L2。

其中，能夠計算第一直線方程式L1和第二直線方程式L2所構成的第一夾角θ₁，且能夠求得第一夾角θ₁的二等分線L5。若使第一控制輥部120轉動，以使第一輥輪121與第一夾角θ₁的二等分線L5正交，則在通過第一控制輥部120的片材110的兩端上將會檢測到相同的張力。

換言之，為了在通過第一控制輥部120的片材110的兩端上檢測到相同的張力，需要使進入第一控制輥部120的片材110的進入角度和從第一控制輥部120送出的片材110的送出角度相同，因此如果已知第一直線方程式L1和第二直線方程式L2，就能夠計算出第一輥輪121的轉動角度。

第二控制輥部150中的第二輥輪151的轉動角度也與上述第一輥輪121的轉動角度的計算方式相同，因此省略詳細說明，但區別僅在於利用第二直線方程式L2和第三直線方程式L3計算第二夾角θ₂這一點。

本發明的權利範圍不局限於上述實施例，在申請專利範圍內可實現為不同的實施例。在不脫離申請專利範圍所要求保護的本發明精神的範圍內，本發明所屬技術領域的技術人員所能夠進行修飾的各種範圍也應屬於申請專利範圍所記載的範圍。

100‧‧‧片材導向系統

105‧‧‧壁面

110‧‧‧片材

111‧‧‧第一平面

112‧‧‧第二平面

113‧‧‧第三平面

120‧‧‧第一控制輥部

130‧‧‧第一水準運動部

140‧‧‧第一拉力感測器

150‧‧‧第二控制輥部

160‧‧‧第二水準運動部

170‧‧‧第二拉力感測器

180‧‧‧傳感器部

圖1為示意地表示習知片材導向系統的立體圖。

圖2為示意地表示本發明的第一實施例的片材導向系統的立體圖。

圖3為示意地表示圖2所示片材導向系統的橫截面的剖視圖。

圖4為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，片材 在無水準運動部的運動狀態下通過的狀態的平面圖。

圖5為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，片材在由於水準運動部的運動而控制輥部轉動的狀態下通過的狀態的平面圖。

圖6為示意地表示在圖2所示片材導向系統中，隨著水準運動部的轉動，控制輥部的長度透過長度調節部而變動的狀態的平面圖。

圖7為僅用片材的中心線示意地表示通過圖2所示片材導向系統的片材的平面圖。

105‧‧‧壁面

110‧‧‧片材

111‧‧‧第一平面

112‧‧‧第二平面

113‧‧‧第三平面

120‧‧‧第一控制輥部

130‧‧‧第一水準運動部

140‧‧‧第一拉力感測器

150‧‧‧第二控制輥部

160‧‧‧第二水準運動部

170‧‧‧第二拉力感測器

Claims (8)

1. 一種片材導向系統，其係用於輸送片材，其中包括：第一控制輥部，被設置為在第一平面上可運動，供所述片材沿所述第一平面進入，且沿著與所述第一平面平行隔開的第二平面送出所述片材；第二控制輥部，被設置為在第二平面上可運動，供所述片材沿所述第二平面進入，且沿著與所述第一平面及所述第二平面平行隔開的第三平面送出所述片材；以及控制部，控制所述第一控制輥部或所述第二控制輥部分別獨立地運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之片材導向系統，其中進一步包括水準運動部，用以引導所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的端部在水準方向上運動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之片材導向系統，其中進一步包括相互隔開的一對壁面，所述水準運動部設置在所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的端部和所述壁面之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之片材導向系統，其中所述第一控制輥部或所述第二控制輥部包括長度調節部，該長度調節部用以在所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的轉動時調節其軸向長度，以保持所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的端部與所述水準運動部的連接狀態。
5. 如申請專利範圍第4項所述之片材導向系統，其中所述長度調節部包括：***部，向所述水準運動部側突出並與所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的中心軸具有同一個中心軸；和凹槽部，供所述***部的一部分***，另一 側與所述水準運動部連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之片材導向系統，其中在所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的兩端部進一步包括拉力感測器，用以檢測在所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的兩端部上產生的張力。
7. 如申請專利範圍第一項所述之片材導向系統，其中進一步包括：多個第一位置感測器，檢測向所述第一控制輥部進入的所述片材的進入角度；和多個第二位置感測器，檢測從所述第二控制輥部送出的所述片材的送出角度。
8. 如申請專利範圍第6項所述之片材導向系統，其中所述控制部控制所述水準運動部，以調節所述第一控制輥部或所述第二控制輥部的轉動，從而使得在所述片材的兩端部產生的張力相同。