CN101117189B - 输送膜的输送机构的控制方法 - Google Patents

输送膜的输送机构的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种输送膜的输送机构的控制方法，使输送膜的输送时其张力始终稳定在定值，且输送膜的更换容易。该控制方法中，输送机构为了相对于加工装置(16)间歇地输入输出连续的输送膜(4)，而在加工装置(16)的输入侧设置输送膜(4)的退绕辊(6)，在加工装置(16)的输出侧设置输送膜(4)的卷取辊(9)，其中，利用伺服马达(7、10)朝彼此相反的旋转方向驱动退绕辊(6)及卷取辊(9)，以便在输送膜(4)上产生张力，在对两伺服马达(7、10)进行转矩控制而使得输送膜(4)上的方向彼此相反的牵引力始终平衡的状态下，通过压辊(14)驱动退绕辊(6)与卷取辊(9)之间的输送膜(4)，来输送输送膜(4)。

Description

输送膜的输送机构的控制方法
技术领域
本发明涉及输送膜的输送机构的控制方法，该输送机构为了相对于加工装置以定尺寸输入输出连续的输送膜，而在前述加工装置的输入侧设置退绕辊，在前述加工装置的输出侧设置卷取辊。
背景技术
此技术领域的现有技术如专利文献1。专利文献1的膜输送机构中，“输送用膜通常由压辊、退绕装置、卷取装置控制，所述退绕装置通常使用能控制张力的带磁粉制动器或离合器的马达，压辊使用可控制位置及速度的伺服马达等，卷取装置使用能控制张力的转矩马达等”。但是，依据专利文献1的膜输送机构，不能将输送用膜的张力始终稳定地控制成定值，在定尺寸送给的起动·停止等时会发生输送用膜的松弛。
另外，专利文献2中记载了下述内容：膜的输送中连续变化的辊的直径，是依据膜的输送速度及辊的转速计算求得的，并反映至伺服马达的输出转矩。但是，新设置辊而开始膜的输送时等，需要实测并输入辊的直径，这将耗费劳力和时间。
[专利文献1]日本特许第3646068号公报(段落0045)
[专利文献2]日本特公平2-20547号公报
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的为提供一种控制方法，使输送膜的输送时其张力始终稳定在定值，且输送膜的更换容易。
即，技术方案1的发明涉及一种输送膜的输送机构的控制方法，该输送机构为了相对于加工装置间歇地输入输出连续的输送膜，而在前述加工装置的输入侧设置前述输送膜的退绕辊，在前述加工装置的输出侧设置前述输送膜的卷取辊，该方法中，通过驱动前述退绕辊及前述卷取辊的各伺服马达，朝彼此相反的旋转方向驱动前述退绕辊及前述卷取辊，以便在前述输送膜上产生张力，在对前述两伺服马达进行转矩控制而使得前述输送膜上的方向彼此相反的牵引力始终平衡的状态下，通过压辊驱动前述退绕辊与前述卷取辊之间的前述输送膜，来输送前述输送膜。
技术方案2的发明涉及一种输送膜的输送机构的控制方法，在技术方案1中，前述输送膜的输送机构所配备的控制装置，依据前述卷取辊及前述退绕辊的旋转速度、基于该旋转速度算出的前述卷取辊及前述退绕辊的直径、以及基于前述卷取辊及前述退绕辊的直径算出的前述卷取辊及前述退绕辊的总重量这各个变量，来计算转矩值，向驱动前述卷取辊及前述退绕辊的各伺服马达供给与前述转矩值相对应的电流，来控制前述输送膜的张力。
技术方案3的发明涉及一种输送膜的输送机构的控制方法，在技术方案2中，前述卷取辊及前述退绕辊的直径按照下述方法求得，即，在解除前述压辊的驱动的状态下，通过前述伺服马达，向拉伸前述输送膜的方向以彼此相反的旋转方向驱动前述卷取辊及前述退绕辊，对前述两伺服马达进行转矩控制，使得前述输送膜不被输送移动，然后，驱动前述压辊，使前述输送膜以预定速度被输送移动，从此时的前述输送膜的预定速度值及前述伺服马达的旋转速度，求出前述卷取辊及前述退绕辊的直径。
技术方案4的发明涉及一种输送膜的输送机构的控制方法，在技术方案2或3中，前述控制装置，在前述退绕辊的直径变得比卷取轴的直径加上预定值的值小时，发出预告输送膜不足的警报。
技术方案5的发明涉及一种输送膜的输送机构的控制方法，在技术方案2或3中，前述控制装置，根据退绕辊朝与输送膜导出时的旋转方向相反的方向旋转这一情况，检测出输送膜的切断或不足并发出警报。
技术方案1的发明中，输送机构为了相对于加工装置间歇地输入输出连续的输送膜，而在前述加工装置的输入侧设置前述输送膜的退绕辊，在前述加工装置的输出侧设置前述输送膜的卷取辊，该控制方法中，通过驱动前述退绕辊及前述卷取辊的各伺服马达，朝彼此相反的旋转方向驱动前述退绕辊及前述卷取辊，以便在前述输送膜上产生张力，在对前述两伺服马达进行转矩控制而使得前述输送膜上的方向彼此相反的牵引力始终平衡的状态下，通过压辊驱动前述退绕辊与前述卷取辊之间的前述输送膜，来输送前述输送膜，所以，能始终稳定地将输送膜的张力控制成定值。
技术方案2的发明，前述输送膜的输送机构所配备的控制装置，依据前述卷取辊及前述退绕辊的旋转速度、基于该旋转速度算出的前述卷取辊及前述退绕辊的直径、以及基于前述卷取辊及前述退绕辊的直径算出的前述卷取辊及前述退绕辊的总重量这各个变量，来计算转矩值，向驱动前述卷取辊及前述退绕辊的各伺服马达供给与前述转矩值相对应的电流，来控制前述输送膜的张力，所以，能容易且有效地控制输送膜的张力。
技术方案3的发明，前述卷取辊及前述退绕辊的直径按照下述方法求得，即，在解除前述压辊的驱动的状态下，通过前述伺服马达，向拉伸前述输送膜的方向以彼此相反的旋转方向驱动前述卷取辊及前述退绕辊，对前述两伺服马达进行转矩控制，使得前述输送膜不被输送移动，然后，驱动前述压辊，使前述输送膜以预定速度被输送移动，从此时的前述输送膜的预定速度值及前述伺服马达的旋转速度，求出前述卷取辊及前述退绕辊的直径，所以，可以非常容易地进行输送膜的更换和控制的开始。
技术方案4的发明，因为前述控制装置，前述控制装置，在前述退绕辊的直径变得比卷取轴的直径加上预定值的值小时，发出预告输送膜不足的警报，所以，可以非常容易地进行输送膜的更换。
技术方案5的发明，前述控制装置，根据退绕辊朝与输送膜导出时的旋转方向相反的方向旋转这一情况，检测出输送膜的切断或不足并发出警报，所以输送膜的更换可以非常容易。
附图说明
图1是实施本发明的输送膜的输送机构的控制方法的输送膜的输送机构及加工装置的概要图。
图2是显示输送膜的张力的控制状态的说明图。
图3是自动地测量卷取辊及退绕辊的直径的过程的流程图。
附图标记说明
D：卷取(退绕)辊的直径
D1：卷取(退绕)轴的直径
F：输送膜的张力
N：卷取(退绕)辊的旋转速度
S：输送膜部截面积
T1：伺服马达的输出转矩
T2：机械损失转矩
T3：惯性补偿转矩
V：输送速度
W：卷取(退绕)辊的总重量
W1：卷取(退绕)辊的轴向截面的每单位面积的输送膜的重量
1：真空层叠装置
2：平整压床
3，4：输送膜
5：退绕轴
6：退绕辊
7：退绕用伺服马达
8：卷取轴
9：卷取辊
10：卷取用伺服马达
11：气压缸
12：上辊
13：下辊
14：压辊(nip roller)
15：压辊用伺服马达
16：加工装置
17：控制装置
20：输送膜的输送机构
23：上侧输送机构
24：下侧输送机构
具体实施方式
依据附图详细说明本发明的实施例。图1是实施本发明的输送膜的输送机构的控制方法的输送膜的输送机构及加工装置的概要图，图2是显示输送膜的张力的控制状态的说明图，图3是自动地测量卷取辊及退绕辊的直径的过程的流程图。
图1中，真空层叠装置1及平整压床2构成加工装置16，加工装置16以外，是将连续的输送膜3、4朝加工装置16间歇地输入输出的输送膜3、4的输送机构20。在此实施例中，是将输送膜3、4朝加工装置16上下平行地输入输出的例子。图中的箭头是输送膜的输送方向。包括输送膜3或输送膜4在内的各输送膜的输送机构分别具有相同的结构，可依据需要设置其中某一个或两个。
真空层叠装置1，由上下开闭的盘及设在其间的加压膜形成真空室，在该真空室内加热加压被夹持于输送膜3、4的间的成形材料，将成形材料层叠成形。平整压床2，将由真空层叠装置1层叠成形成形材料而得到的中间成形品进一步加热或是冷却，使中间成形品的表面平坦而成形为成形品。又，作为加工装置16虽例示了真空层叠装置1及平整压床2，但加工装置只有其中某一个也可以，也可以是需要输送膜而具有其它功能的加工装置。
输送膜3、4，夹持并输送成形材料、中间成形品及成形品。在真空层叠装置1的输入侧配置于输送膜4上的成形材料随着输送膜3、4的输送一起被输入真空层叠装置1的室内，在真空层叠装置1中层叠的中间成形品被从真空层叠装置1输出并直接朝平整压床2输入。进一步，由平整压床2成形的成形品，被朝平整压床2的输出侧输出输送。这时，输送膜3、4，也作为保护加压膜等不受成形材料的层叠成形时从成形材料渗出的树脂侵害的分离膜而起作用。如此，输送膜3、4，是依据成形周期时间，间歇地定尺寸移动相当于真空层叠装置1与平整压床2的中心距离的距离。
这时，输送膜3、4，在加工装置16的输入侧及输出侧被朝相反方向牵引而施加张力。不如此的话，输送膜3、4会在加工装置16内下垂而部分地接触加压面，使成形状态变化，所以无法成形均一良好的成形品。特别是，在用于输送膜3、4的间歇移动的起动停止时，张力的控制会变得不稳定而容易产生松弛。鉴于此，发明人等发明了能将输送膜3、4的张力始终稳定控制成定值的输送膜的输送机构的控制方法。
输送膜3、4的输送机构20，由输送膜3用的上侧输送机构23、及输送膜4用的下侧输送机构24构成，两者23、24的机构相同。因此，只说明输送膜4用的下侧输送机构24。退绕辊6，设置于加工装置16的输送膜输入侧，在筒芯上卷绕有预定量的输送膜4。在退绕辊6中，嵌插有由伺服马达(退绕用伺服马达)7驱动的退绕轴5，以便可靠传递该伺服马达7的旋转力。从退绕辊6导出的输送膜4由多个辊变换方向并导入真空层叠装置1。从平整压床2导出的输送膜4经多个辊及压辊14卷绕于卷取辊9。卷取辊9，设置于加工装置16的输送膜输出侧，在筒芯上卷绕有预定量的输送膜4。在卷取辊9中，嵌插有由伺服马达(卷取用伺服马达)10驱动的卷取轴8，以便可靠传递该伺服马达10的旋转力。压辊14包括：由伺服马达(压辊用伺服马达)15驱动的下辊13、及能借助气压缸11相对于下辊13接近及远离自如地移动的上辊12。被夹持于上辊12及下辊13的间的输送膜4被气压缸11按压并借助伺服马达15而被输送。
无论是在输送膜4的输送中还是停止中，都始终对输送膜4施加一定的张力，这对加工装置16进行的成形来说优选。因此，使由退绕辊6及卷取辊9对输送膜4施加的牵引力分别为方向相反的相同值，而获得平衡，在该状态下，通过压辊14输送输送膜4。在此，因为两牵引力(张力)是相同值，其计算·控制方法也相同，所以只对卷取辊9说明计算·控制方法。图1中，附图标记17是控制装置，由公知的PLC、微型电脑等构成。
如图2所示，设输送膜4的张力为F。若设卷取辊9的直径为D的话，则为了产生张力F而驱动卷取辊9的伺服马达10的输出转矩T1可由[式1]表示。
[式1]
T1＝F×D/2          …<1>
若设卷取辊9的总重量为W，卷取轴8的轴承的直径为D2，摩擦系数为σ，机械效率为η的话，则与输送膜4的输送中输送膜4从辊或轴承等受到的阻力等相当的机械损失转矩T2可由[式2]表示。又，σ的一般值为0.01～0.05，η的一般值为0.8～0.85。
[式2]
T2＝W×(D2/2)×(σ/μ)         …<2>
若设伺服马达10的转动惯量为M1，卷取辊9的转动惯量为M2，卷取辊9(伺服马达10)的旋转速度为N，压辊14的加减速时间为A的话，则相当于卷取辊9的惯性的惯性补偿转矩T3可由[式3]表示。而且，有[式4]的关系。另外，若设输送膜4的输送速度为V的话，有[式5]的关系。
[式3]
T3＝(M1+M2)×N/(375×A)     …<3>
[式4]
M2＝(W/8)×D2                …<4>
[式5]
D＝V/(π×N)…<5>
另外，若设安装于退绕轴5上的新的退绕辊6所卷绕的输送膜4的重量为Wf，其卷绕的输送膜4的直径为Dm，卷取轴5的包括输送膜4的筒芯在内的直径为D1的话，则卷取辊9的轴向截面的每单位面积的输送膜4的重量W1为[式6]。而且，张力F控制中的卷取辊9的轴向的输送膜部截面积S是[式7]，所以若设卷取轴的重量为W2的话，则卷取辊9的总重量W为[式8]。
[式6]
W1＝Wf/[(π×Dm 2/4)-(π×D1 2/4)]    …<6>
[式7]
S＝(D2-D1 2)×π/4                 …<7>
[式8]
W＝W1×S+W2        …<8>
因此，测量卷取辊9的直径为D，并输入到控制伺服马达10的控制装置17中，且将D1、D2、Dm、M1、M2、A、V、W2、Wf、σ及η作为输送膜的输送机构中的固有值或是设定值输入到控制装置17中。然后，控制装置17依据[式1]、[式2]及[式3]，计算转矩值并向伺服马达10输出。输送开始后，控制装置17依据[式5]，从根据伺服马达10的编码器的检测值求得的伺服马达10的旋转速度N、及设定的输送膜4的输送速度V，计算求得变化的D值。且，依据[式6]、[式7]到[式8]求得W，再通过[式4]求得M2。依据如此求得的T1、T2及T3，控制装置17，在从起动朝定速加速的加速输送中以T1+T2+T3为转矩值、在定速输送中以T1+T2为转矩值、在从定速朝停止减速的减速输送中以T1+T2-T3为转矩值计算出来，将对应于这些转矩的电流朝伺服马达10输出供给。又，对于驱动退绕辊6的伺服马达7的转矩值，退绕辊6的T1是与上述卷取辊9的T1同样地作为对应于退绕辊6的值而算出的，其方向与卷取辊9的T1相反，退绕辊6的T2及T3是与上述卷取辊9的T2及T3同样地作为对应于退绕辊6的值而算出的，其方向与卷取辊9的T2及T3相同。
另外，卷取辊9(退绕辊6)的直径D，在为了进行输送膜的补充或更换而在输送机构的辊上新安装膜后的起动时，从[式5]可知，因为卷取辊9的旋转速度不明而无法求得。所以，为了进行输送膜的输送机构的起动，需要设定D值并输入到控制装置17。但是，测量卷取辊9(退绕辊6)的直径并不容易，且，测量误差也是问题。因此，实施如下所述的辊的外径自动测量方法。
如图3的流程图所示，在加工装置16未进行成形的状态下开始(S101)。借助气压缸11使压辊14的上辊12上升，解除压辊14对输送膜4的输送驱动(S102)。以最小转矩控制伺服马达7，以最大转矩控制伺服马达10(S103)，从退绕辊6朝卷取辊9输送输送膜4。进行比较运算，判断伺服马达7、10的旋转速度是否为零(S104)。伺服马达7、10的旋转速度不为零时，将伺服马达10的转矩减小1％(S105)。反复进行S105的步骤，直到在S104的步骤中伺服马达7、10的旋转速度变成零为止。伺服马达7、10的旋转速度成为零后，借助气压缸11使压辊14的上辊12下降，设成能借助压辊14对输送膜4进行输送驱动的状态(S106)。由伺服马达15驱动压辊14，以预定速度输送移动输送膜4(S107)。依据此时的输送膜4的输送速度V及伺服马达7、10的旋转速度N根据[式5]求得退绕辊6及卷取辊9的直径D(S108)。然后，在输送膜4的输送中，按控制装置17的控制扫描间隔，执行[式5]的运算来更新直径D的值。
如此，因为能一直运算求得退绕辊6的直径D的最新值，所以当退绕辊6的直径D变得比卷取轴的直径D1加上预定值的值小时，控制装置17可以发出预告输送膜4不足的警报。通过此警报，作业者可以预先准备新的卷绕有输送膜的退绕辊6，成形作业不会中断，对于生产效率的提高有贡献。
另外，成形周期重复多次而使得退绕辊6的输送膜4全部被导出而用完时，为了对输送膜4施加张力F而朝与输送膜4导出时的旋转方向相反的方向驱动退绕轴5，所以退绕轴5开始朝该方向旋转。因此，控制装置17，可以根据退绕辊6朝与输送膜4导出时的旋转方向相反的方向旋转这一情况来检测到输送膜4的切断或不足，并发出警报。而且，发出该警报时，控制装置17立即停止退绕辊6的旋转。又，在输送膜4的输送中输送膜4松弛时，前述退绕辊6也会短时间朝与输送膜4的导出相反的方向旋转，为了不错误检测到该这一情况，而设置短时间的计时器，在该计时器的计时过程中禁止进行该检测。在此，发出的警报可以采用操作监视器的显示、警报蜂鸣器、警告灯等公知的方式。
本发明不限于以上说明的实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以实施各种变更。例如，在上述实施例中，说明了伺服马达与辊直接连结的情况，但是在伺服马达及辊之间设置变速机的情况下，当然要在运算时考虑其变速比。

Claims (5)

1.一种输送膜的输送机构的控制方法，该输送机构为了向真空层叠装置间歇地输入连续的输送膜及成形材料而进行成形，且为了输出输送膜及中间成形品或成形品，而在前述真空层叠装置的输入侧设置前述输送膜的退绕辊，在前述真空层叠装置的输出侧设置前述输送膜的卷取辊，前述真空层叠装置由上下开闭的盘以及设置在该上下开闭的盘之间的加压膜形成真空室，在该真空室内加热加压被夹持于输送膜间的成形材料，该方法的特征为，
通过驱动前述退绕辊及前述卷取辊的各伺服马达，朝彼此相反的旋转方向驱动前述退绕辊及前述卷取辊，以便在前述输送膜上产生张力，在对前述两伺服马达进行转矩控制而使得前述输送膜上的方向彼此相反的牵引力始终平衡的状态下，通过设置在真空层叠装置与卷取辊之间的压辊驱动前述退绕辊与前述卷取辊之间的夹持着成形材料、中间成形品或成形品的输送膜，来输送前述输送膜，
通过驱动前述退绕辊及前述卷取辊的各伺服马达朝彼此相反的旋转方向驱动，而让前述输送膜在被施加张力的状态下在真空层叠装置内停止，以由前述上下开闭的盘及设置在该上下开闭的盘之间的加压膜形成真空室，并用前述加压膜对成形材料进行加压。
2.如权利要求1所述的输送膜的输送机构的控制方法，其特征为，前述输送膜的输送机构所配备的控制装置，依据前述卷取辊及前述退绕辊的旋转速度、基于该旋转速度算出的前述卷取辊及前述退绕辊的直径、以及基于前述卷取辊及前述退绕辊的直径算出的前述卷取辊及前述退绕辊的总重量这各个变量，来计算转矩值，向驱动前述卷取辊及前述退绕辊的各伺服马达供给与前述转矩值相对应的电流，来控制前述输送膜的张力。
3.如权利要求2所述的输送膜的输送机构的控制方法，其特征为，前述卷取辊及前述退绕辊的直径按照下述方法求得，即，在解除前述压辊的驱动的状态下，通过前述伺服马达，向拉伸前述输送膜的方向以彼此相反的旋转方向驱动前述卷取辊及前述退绕辊，对前述两伺服马达进行转矩控制，使得前述输送膜不被输送移动，然后，驱动前述压辊，使前述输送膜以预定速度被输送移动，从此时的前述输送膜的预定速度值及前述伺服马达的旋转速度，求出前述卷取辊及前述退绕辊的直径。
4.如权利要求2或3所述的输送膜的输送机构的控制方法，其特征为，前述控制装置，在前述退绕辊的直径变得比卷取轴的直径加上预定值的值小时，发出预告输送膜不足的警报。
5.如权利要求2或3所述的输送膜的输送机构的控制方法，其特征为，前述控制装置，根据退绕辊朝与输送膜导出时的旋转方向相反的方向旋转这一情况，检测出输送膜的切断或不足并发出警报。
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