はじめに
フィルムおよびシートの引張応力用クローズドループ control equipment とは、プラスチックフィルムおよびシート加工ラインにおいてウェブ張力を設定値に維持するために使用されるセンシング、制御、および作動システムを指します。プラスチック製造では、この用語は通常、実験室での引張試験ではなくウェブ張力制御を意味します。この装置は、巻き出し、延伸、コーティング、ラミネート、スリット、印刷、および巻き取りの際に移動するフィルムまたはシートの引張荷重を調整し、伸び、しわ、厚みムラ、roll 欠陥を仕様内に抑えます。
これらのシステムは通常、張力センサーまたはダンサーロール、PIDロジックを備えたコントローラー、ブレーキ、クラッチ、サーボドライブ、または可変周波数ドライブなどのアクチュエーターを中心に構築されます。オープンループ制御と比較して、クローズドループシステムは測定された張力と設定値を継続的に比較し、リアルタイムで偏差を修正するため、薄膜、高速ウェブライン、多層ラミネートにおいて製品品質に影響を与える小さな変動を抑えるのに適しています。
この技術は、機械的に緩衝されたダンサーシステムからロードセルやストレインゲージに基づく電子フィードバック制御へと発展し、さらにPLC統合、ネットワーク化、レシピ駆動の制御アーキテクチャへと進化しました。現在のシステムは多ゾーン協調、自動スプライシング、roll直径補正、予測診断をますますサポートし、ライン運転の安定化によりスクラップ削減とエネルギー効率向上にも寄与しています。
歴史と開発
初期のウェブハンドリング装置は、主にオペレーターによる調整、摩擦ブレーキ、およびダンサーアームに依存してroll直径とライン速度の変動を補正していました。これらのシステムは基本的な安定性を提供しましたが、現代の薄肉フィルムや高速コンバーティングラインには十分な速さや精度がありませんでした。
大きなマイルストーンはロードセルベースのフィードバックの普及で、トランスデューサーがウェブ張力を直接測定し、信号をコントローラーに送ります。技術文献によれば、ロードセル/ストレインゲージの配置は小さな機械的変形を印加力に比例した電気信号に変換し、純粋に機械的なシステムよりも精密なクローズドループ補正を可能にします。
2番目のマイルストーンはデジタルPID制御とPLCおよびサーボドライブの統合です。このアーキテクチャにより、コントローラーは加速、減速、roll変化を含む状況でブレーキトルク、モーター速度、またはウェブ速度を動的に調整できます。コンバーティング産業では、この移行により再現性が向上し、異なる材料や製品フォーマット用のレシピとして張力設定を容易に保存できるようになりました。
3番目のマイルストーンは多ゾーンおよびネットワーク制御への移行で、イーサネット対応アンプ、サーボドライブ、中央集権型HMI/SCADAシステムを通じてラインの異なるセクションを協調させます。これはフレキシブルパッケージングにおいて特に重要で、アンワインド、プロセス、リワインドゾーンそれぞれに異なる張力プロファイルが必要になる場合があります。
参考文献
- •
Avery Dennison. (n.d.). Tension control—Technical bulletin. https://label.averydennison.com/content/dam/averydennison/lpm-responsive/asia-pacific/en-sa/documents/customer-tools/technical/tb-tension-control.pdfLink
- •
Dover Flexo Electronics. (2026). Tension control for flexible packaging manufacturing. https://dfe.com/applications/flexible-packaging-tension-control/Link
- •
Study on fracture behavior in stiff-thin-film-on-soft-substrate structures under biaxial stress state. (n.d.). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020768321000895Link
- •
Jota Machinery. (2025). What is web tension? Definition, control, and best practices. https://www.jotamachinery.com/what-is-web-tension/Link
- •
张力控制系统 [Tension control system]. (n.d.). https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%A0%E5%8A%9B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F/2412375Link
- •
Shimadzu. (n.d.). C220-E003. https://www.quark-gulf.com/quark/public/storage/Products/gynGTetHuFjf0qnYm1f2BDZekbESroVJdtgRWX8n.pdfLink
- •
National Institute of Standards and Technology. (n.d.). Tensile testing of thin films: Techniques and results. https://www.govinfo.gov/content/pkg/GOVPUB-C13-53cae9b8bf968882c8ca474f904cb14a/pdf/GOVPUB-C13-53cae9b8bf968882c8ca474f904cb14a.pdfLink
- •
Web tension control systems. (n.d.). https://3.imimg.com/data3/MJ/PG/MY-7468802/web-tension-control-systems.pdfLink
- •
Technical Association of the Pulp and Paper Industry. (n.d.). Table of contents. https://www.tappi.org/content/PRESS/TOC/20WEBHANTOC.pdfLink
- •
Instron. (n.d.). ISO 6892-1:2016 ambient tensile testing of metallic materials. https://www.instron.com/wp-content/uploads/2024/06/ISO6892.pdfLink
- •
Abadias, G., Chason, E., Keckes, J., Sebastiani, M., Thompson, G. B., Barthel, E., Doll, G. L., Murray, C. E., Stoessel, C. H., & Yu, X. (2018). Review article: Stress in thin films and coatings: Current status, challenges, and prospects. Journal of Vacuum Science & Technology A, 36(2), Article 020801. https://pubs.aip.org/avs/jva/article/36/2/020801/246484/Review-Article-Stress-in-thin-films-and-coatingsLink
- •
Arise. (2023). What is tension control system. https://www.arisewebguiding.com/what-is-tension-control-systemLink
- •
Shimadzu. (n.d.). Tensile tests of films. https://shimadzu-testing.com/wp-content/uploads/2025/04/Shimadzu_Tensile_tests_of_films_jpi313007.pdfLink
- •
Dover Flexo Electronics. (2026). Web tension control fundamentals. Paper, Film & Foil Converter. https://www.pffc-online.com/news/15515-web-tension-control-fundamentalsLink
- •
CBBmachine. (2025). Tension controller: Types, importance, applications and more. https://www.cbbmachine.com/news/industry-news/tension-controller-types-importance-applications-and-more.htmlLink
- •
Closed-loop control of product properties in metal forming. (n.d.). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850616301949Link
- •
Hardt, D. E. (1985). Closed-loop control of sheet metal forming processes. In J. L. Swedlow (Ed.), Computer applications in production and engineering (pp. 3–12). Springer. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-2411-9_3Link
- •
PLC Programming. (2026). Web tension control: Methods & PLC control (2026). https://plcprogramming.io/blog/web-tension-control-explainedLink
- •
Arise. (2024). Innovations in tension control technology for multi-material processing. https://www.arisewebguiding.com/innovations-in-tension-control-technology-for-multi-material-processingLink
- •
ZwickRoell. (n.d.). ASTM D882: Film tensile test. https://www.zwickroell.com/industries/plastics/thin-sheeting-and-plastic-films/astm-d882-film-tensile-test/Link
- •
Hionix. (n.d.). Advanced stress analysis. https://hionix.com/stress/Link
- •
Sridhar, N., & Srolovitz, D. J. (n.d.). Stresses and failure modes in thin films and multilayers. https://groups.seas.harvard.edu/hutchinson/papers/462-5.pdfLink
- •
Mechanical structure of tension control system of plastic film compounding machine. (2009). https://patents.google.com/patent/CN201483856U/enLink
- •
Tension stability control system for film winding conveyance. (n.d.). https://patents.google.com/patent/CN102530624A/enLink
- •
Automation World. (2012). Winder technology for printing on ultra-thin plastic film. https://www.automationworld.com/products/control/article/13306503/winder-technology-for-printing-on-ultra-thin-plastic-filmLink
- •
University of Texas at Dallas. (n.d.). Toho FLX-2320-S wavelength stress measurement. https://cores.research.utdallas.edu/manuals/toho-flx-2320-s-wavelength-stress-measurement/Link
- •
Delish Machine. (2025). On the core secret of stable operation of film slitting. https://m.delishmachine.com/blog/202509181139.htmlLink
- •
Residual stresses in deposited thin-film materials. (2022). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9783026/Link
- •
テンション制御した巻取機 [Tension-controlled winder]. (1999). https://patents.google.com/patent/JP2988932B1/jaLink
- •
Performance improvement of automatic tension control in winding process. (n.d.). https://aast.edu/pheed/staffadminview/pdf_retreive.php?url=24795_45_31_OK_MEPCON%202017_PID5111263.pdf&stafftype=staffpdfLink
- •
Sinstar. (2026). Mastering web tension in solventless lamination machines for defect-free packaging. https://www.sinstarsl.com/mastering-web-tension-in-solventless-lamination-machines-for-defect-free-packagingLink
- •
Loop control system—An overview. (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/loop-control-systemLink
- •
AD. (n.d.). https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADA042660.pdfLink
- •
Pre-web guide system. (2025). How the tension control system works. https://www.pre-webguidesystem.com/news/how-the-tension-control-system-works-84996984.htmlLink
- •
Dover Flexo Electronics. (2024). Tension control 101: Closed loop PID control. https://dfe.com/support-resources/tension-101/Link
- •
ITM-lab. (n.d.). How to test tensile strength of film: ASTM D882. https://www.itm-lab.com/article/how-to-test-tensile-strength-of-film.htmlLink