CN110234584A - 多辊驱动的速度控制系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够以希望的程度稳定地得到对卷筒纸赋予的物理特性的多辊驱动的速度控制系统。多辊驱动的速度控制系统具备:运算机构,根据将卷筒纸输送的第1辊的线速度基准、上述第1辊的辊径、将环状的用具驱动的第2辊的辊径和上述用具的厚度设定值,计算夹着上述卷筒纸以环抱角将上述用具向上述第1辊接触加压时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度;以及控制机构,控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度相对于上述第1辊与上述卷筒纸的接触面速度成为希望的值。
Description
技术领域
本发明涉及多辊驱动的速度控制系统。
背景技术
在一边将卷筒纸用驱动辊输送一边进行希望的产品生成的系统中,根据区段而夹装环状的用具来输送卷筒纸。作为代表性的设备而有抄纸机。在丝网部分,作为用具而使用丝网。在加压部分,作为用具而使用毡。在干燥机部分,作为用具而使用帆布。
在抄纸设备中,在生成重袋牛皮纸(为了得到断裂强度而被实施物理性的收缩处理的牛皮纸,被称作“克拉帕克(Clupak)纸”)的设备中,采用使用硬质橡胶材料的橡胶用具的克拉帕克装置(例如参照专利文献1)。
在克拉帕克装置中,利用预先被伸长的橡胶用具夹着纸推压在筒形辊上时的收缩,对纸赋予断裂伸长特性。在克拉帕克装置中,通过进入侧制造速度与退出侧制造速度的比率、以及由挤压杆向橡胶用具的加压力来调整纵向的断裂伸长特性。
此外,在专利文献2中,表示了以下的抄纸方法:将克拉帕克装置做成拆装自如的结构,能够用一个抄纸机来切换制造不使用克拉帕克装置的纸(例如报纸)的抄制和使用克拉帕克装置的重袋牛皮纸。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2015/008703号
专利文献2:日本特开2015-17336号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在上述专利文献1、专利文献2中,没有言及到因橡胶用具的厚度和由辊径决定的曲率所带来的橡胶用具的内周侧与外周侧的速度差,以及由克拉帕克装置拆装带来的橡胶用具的纸接触面侧的速度变化。因此,稳定的作业需要依存于操作者的经验,并要求经常性的微调。
本发明是为了解决上述课题而做出的。本发明的目的是提供一种能够以希望的程度稳定地得到对卷筒纸赋予的物理特性的多辊驱动的速度控制系统。
用来解决课题的手段
有关本发明的多辊驱动的速度控制系统具备:运算机构,根据将卷筒纸输送的第1辊的线速度基准、上述第1辊的辊径、将环状的用具驱动的第2辊的辊径和上述用具的厚度设定值,计算夹着上述卷筒纸以环抱角将上述用具向上述第1辊接触加压时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度;以及控制机构,控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度相对于上述第1辊与上述卷筒纸的接触面速度成为希望的值。
发明效果
根据该发明,相对于与被输送的卷筒纸接触的第1辊的接触面速度,能够正确地设定、控制与卷筒纸的相反侧接触的用具的接触面速度。因此,能够将卷筒纸的接触面的两侧速度差根据产品规格而调节、控制为希望的值。结果,能够以希望的程度稳定地得到对卷筒纸赋予的物理特性。
附图说明
图1是表示应用了实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具接触时)。
图2是表示应用了实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具分离时)。
图3是表示应用了实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的橡胶用具向第1辊接触时的详细说明图。
图4是应用了实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的第2辊部的详细说明图。
图5是例示实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图6是例示实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图7是实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的硬件结构图。
图8是例示实施方式2的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图9是例示实施方式2的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图10是例示实施方式3的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图11是例示实施方式3的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图12是例示实施方式4的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图13是例示实施方式4的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图14是说明实施方式4的多辊驱动的速度控制系统的动作的时间图。
图15是例示实施方式5的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图16是例示实施方式5的多辊驱动的速度控制系统的框图。
图17是表示在实施方式5的多辊驱动的速度控制系统中利用的函数曲线图的图。
图18是表示应用了实施方式6的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具接触时)。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。附图是示意性或概念性的。各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并不一定与现实相同。另外,关于已给出的图对与之前记载的要素相同的要素赋予相同的标号,适当省略详细的说明。
实施方式1.
首先,说明本实施方式的结构。在控制结构的说明之前,说明克拉帕克装置的机械结构。
图1是表示应用了该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具接触时)。图2是表示应用了该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具分离时)。图3是用具向应用了该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的第1辊接触时的详细说明图。图4是应用了该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的第2辊部的详细说明图。
如图1所示,克拉帕克装置具备输送卷筒纸6的第1辊1、驱动环状的用具5的第2辊2、将用具5的位置可动设定的非驱动的第3辊3、以及承担用具5向第1辊1的拆装的可动非驱动的挤压杆4。在图1中,省略其他辊的标号及说明。
在图1中,将第1辊1的半径表示为r1。将第2辊2的半径表示为r2。将第3辊3的半径表示为r3。将第1辊1的旋转速度表示为n1。将第2辊2的旋转速度表示为n2。将第3辊3的旋转速度表示为n3。将用具5的厚度表示为δ。将克拉帕克装置范围表示为CPK区段10。将CPK区段10的上游侧表示为2D区段11。将CPK区段10的下游侧表示为3D区段12。
图2是与图1同样的结构。图2表示挤压杆4向上部移动而用具5从第1辊1分离的状态。
图3表示图1中的用具5向第1辊1接触时的详细情况。为了说明,图3以与实际的尺寸不同的夸张的尺度进行记载。此外,卷筒纸6的厚度虽然进行了图示,但相对于其他尺寸极小。因此,卷筒纸6的厚度在以后的说明、计算中没有考虑。
卷筒纸6通过将其背面侧6b与第1辊1的表面接触而被输送。卷筒纸6的相对于第1辊1的进入侧的速度等于第1辊1的线速度VP。
这里,考虑弹性材料(硬质橡胶等)的用具5与第1辊1的面接触而拥有曲率的情况。曲率的定义是[曲率=1/半径]。
在由用具5的弹性带来的形状变化中,相对于其厚度方向的中心线,外周侧为伸长方向,内周侧为收缩方向。在半径r1相对于用具5的厚度δ充分大的情况下,在实际运用上,内周侧、中心线、外周侧的变形弧长可以考虑为与距第1辊1的中心的各自的半径成正比例。这表示,在用具5与第1辊1接触的范围中,基于用具5的厚度方向位置的速度由于用具5的弹性变形而成为与其弧长成正比例的速度。
此外,用具5根据接触的第1辊1的半径而其曲率产生变化。在用具5中,对于向任一方向弯曲的部分及直线部分都假定其中心线的速度相同。只要用具5的曲率不是极大,就可以在实际运用上这样考虑。
在图3中,对于用具5的厚度方向位置处的速度,将用具5的中心线的速度表示为Vrc。将直线部分的用具5的外周侧速度表示为Vro。将直线部分的用具5的内周侧速度表示为Vri。将与第1辊1的接触部分处的用具5的外周侧速度表示为Vro1。将与第1辊1的接触部分处的用具5的内周侧速度表示为Vri1。
在图3中,在进行控制以使第1辊1的进入侧的卷筒纸6的速度VP与用具5的中心线的速度Vrc相等的情况下,与第1辊1的接触部分处的用具5的外周侧速度Vro1相对于用具5的中心线的速度Vrc,以距第1辊1的中心的半径比而变小。该状况通过用具5的中心线的速度Vrc和与第1辊1的接触部分处的用具5的外周侧速度Vro1的长度来表示。
在该情况下,夹着卷筒纸6,卷筒纸6的表面侧6a以速度Vro1被输送。相对于此,夹着卷筒纸6,卷筒纸6的背面侧6b以第1辊1的线速度VP被输送。此时,通过卷筒纸6的表面侧6a与背面侧6b的速度差,实施向卷筒纸6的收缩处理。结果,对于卷筒纸6赋予纵向的断裂伸长特性。在下游侧区段中,卷筒纸6的速度被调整为与收缩处理对应的退出侧拉伸速度VP(out)。结果,生成经收缩处理的卷筒纸6。
图4表示图2中的用具5向第2辊2接触时的详细情况。为了说明,图4以与实际的尺寸不同的夸张的尺度进行记载。
与上述的用具5向第1辊1接触时同样地,在第2辊2中,也根据用具5的厚度方向的位置而在各个速度中出现差别。即,在用具5以环抱角与第2辊2接触的范围中,以用具5的外周侧速度Vro2、用具5的中心线的速度Vrc、用具5的内周侧速度Vri2的顺序变慢。这些速度比在实际运用上可以考虑为与距第2辊2的中心的半径成正比例。
以上,说明了克拉帕克装置的机械结构和其作用的概要。如果整理到此为止的说明内容,则为以下这样。
(1)在使具有不能忽视的厚度的弹性材料的用具5以环抱角与拥有某个曲率的旋转辊接触的范围中,在用具5的外周侧、中心线和内周侧,其速度不同。在实际运用上,可以考虑为从辊的中心到用具5的位置的半径与各自的速度成正比例。
(2)构成为环状的、具有不能忽视的厚度的弹性材料的用具5的厚度方向的中心线速度在实际运用上可以考虑为直线部、曲线部都相同。
(3)在使卷筒纸6向第1辊1的表面接触而输送、使用由第2辊2驱动的具有不能忽视的厚度的环状的弹性材料的用具5向卷筒纸6的相反面侧赋予接触面速度的情况下,需要考虑第1辊1的半径r1、第2辊2的半径r2和用具5的厚度δ来计算第2辊2的旋转速度n2的指令值。
(4)通过对卷筒纸6的背面侧6b的输送速度VP和卷筒纸6的表面侧6a的输送速度Vro1赋予差别(通常为VP>Vro1),实施向卷筒纸6的物理性的收缩处理。
考虑以上的(1)至(4),说明实施方式1。
图5和图6是例示该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的框图。
首先,对包括速度控制系统1000的系统整体的结构进行说明。另外,关于克拉帕克装置的机械结构的部分的说明与上述的图1及图2是相同的,所以省略。
抄速基准产生器401的输出为抄速基准Vref。将抄速基准Vref向各区段的牵引调整器(在图5中是2D用牵引调整器501、CPK用牵引调整器601、3D用牵引调整器701)给出。作为CPK用牵引调整器601的输出的线速度基准Vrcpk被向作为CPK区段的主辊的第1辊加减速限制器602及作为辅助辊的第2辊速度基准调整器606输入。
如图5所示,第1辊加减速限制器602的输出作为第1辊1的抄速基准VMref,被抄速第1辊旋转速度变换器603变换为旋转速度基准。旋转速度基准为被旋转速度基准规格化电路604规格化的旋转速度基准NMref。
如图6所示,由第1辊旋转速度检测器102检测到的旋转速度经由旋转速度回馈规格化电路103d成为被规格化的旋转速度回馈NMfbk。旋转速度回馈NMfbk在加法器103e中通过与旋转速度基准NMref的比较减法而成为旋转速度偏差。旋转速度偏差通过在速度控制器103a中进行比例+积分放大而成为第1辊转矩基准TMref。第1辊转矩基准TMref在经过转矩控制器103b后,被驱动变换器103c用于第1辊驱动电动机101的驱动控制。
这里,将旋转速度的控制和电力变换部集中设为第1辊驱动装置103。第1辊半径设定器605向抄速第1辊旋转速度变换器603及第2辊的修正信号运算器617给出第1辊1的半径设定值r1。
如图5所示,第2辊速度基准调整器606的输出经由第2辊加减速限制器607成为(不包含修正的)抄速基准VHr。抄速基准VHr被加上后述的速度修正VHcmpr而成为抄速基准VHref。抄速基准VHref被线速度第2辊旋转速度变换器608变换为旋转速度基准。旋转速度基准为被旋转速度基准规格化电路609进行了规格化的旋转速度基准NHref。
如图6所示,由第2辊旋转速度检测器202检测到的旋转速度经由旋转速度回馈规格化电路203d而成为规格化的旋转速度回馈NHfbk。旋转速度回馈NHfbk在加法器203e中通过与旋转速度基准NHref的比较减法而成为旋转速度偏差。旋转速度偏差通过被速度控制器203a进行比例+积分放大而成为第2辊转矩基准THref。第2辊转矩基准THref在经过转矩控制器203b后,被驱动变换器203c用于第2辊驱动电动机201的驱动控制。
速度基准下垂增益203f是第2辊转矩基准THref所乘的比例系数。作为速度基准下垂增益203f的输出的下垂特性量Ndr被加法器203g从第2辊2的旋转速度基准NHref减去。
这里,将旋转速度的控制和电力变换部集中设为第2辊驱动装置203。第2辊半径设定器610向线速度第2辊旋转速度变换器608给出第2辊2的半径设定值r2。
由用具厚度设定器619设定的用具5的厚度设定值δ被与第1辊1的半径设定值r1一起向修正信号运算器617输入。修正信号运算器617将速度修正系数Kcmp输出。对作为第2辊加减速限制器607的输出的(不包含修正的)抄速基准VHr乘以速度修正系数Kcmp后的结果为速度基准修正量VHcmpr。速度基准修正量VHcmpr被加法器614以加法修正至作为第2辊加减速限制器607的输出的抄速基准VHr。
接着,说明实施方式1的作用(动作)。
第1辊1在CPK区段10中作为给予卷筒纸6的输送速度的区段主辊而被进行速度控制。第2辊2在CPK区段10中将环状的用具5驱动,通过由挤压杆4的下降、加压而将用具5向卷筒纸6推压,给予接触面速度。
在第2辊驱动装置203的控制中,基于速度控制而设置速度基准下垂特性。因此,第2辊驱动装置203对于作为区段主辊的第1辊1的速度,根据自身的负荷率进行速度协调。即,在第2辊驱动装置203内,如果自身的负荷率即第2辊转矩基准THref增加,则将乘以了由速度基准下垂增益203f设定的系数(通常为0.005~0.01左右)的下垂特性量Ndr由加法器203g从旋转速度基准NHref减去。例如,第2辊驱动装置203如果动力运行负荷率增加则降低自身的旋转速度基准,使动力运行负荷率减小。此时,相对地作为区段主辊的第1辊1的动力运行负荷率增加。例如,第2辊驱动装置203如果动力运行负荷率减小则提高自身的旋转速度基准,使动力运行负荷率增加。此时,相对地作为区段主辊的第1辊1的动力运行负荷率减小。这样,第2辊驱动装置203与作为区段主辊的第1辊驱动装置103协调而稳定地动作。
如果在第2辊驱动装置203中没有设置速度基准下垂特性,则第1辊驱动装置103、第2辊驱动装置203都成为没有相互妥协的速度控制。此时,如果由于控制循环内的微小的常数误差等导致辊接触面的线速度差,则由于速度控制器103a、203a的积分,某个辊驱动装置成为过负荷,或成为因增大的转矩差而在辊接触面上发生打滑的状态。不论怎样,都成为作为克拉帕克装置不希望的状态。
在实施方式1的作用(动作)说明之前,为了比较说明而说明不考虑用具5的厚度δ的以往的控制的情况。另外,在以下的作用说明中,为了简单化,设第2辊速度基准调整器606将系数设定为1(即无调整),第2辊驱动装置203中的速度基准下垂增益203f为零(即无下垂特性)而进行说明。
首先,如图2的情况那样,考虑用具5从第1辊1分离的状态。在不考虑用具5的厚度δ的情况下,计算相对于卷筒纸6的速度VP即第1辊1的线速度,用具5的接触对象部分的速度Vro1为怎样。第1辊1的线速度等于卷筒纸6的速度VP,(1)式成立。
[数式1]
VP=2πr1n1 (1)
关于第2辊2的线速度Vri2,(2)式成立。
[数式2]
Vri2=2πr2n2 (2)
由于认为是不考虑用具5的厚度δ的情况,所以给出第2辊2的旋转速度n2,以使得第2辊2的线速度Vri2相对于作为区段给出的第1辊1的线速度VP也相等。即,为VP=Vri2。根据(1)式和(2)式,第2辊2的旋转速度n2由(3)式表示。
[数式3]
可是,实际上用具5的厚度拥有δ的值。因此,用具5的中心线的速度Vrc成为(4)式那样。由于与第1辊1的接触对象部分离而为直线状态,所以用具5的接触对象面速度Vro1也等于Vrc。
[数式4]
根据以上,如果计算了用具5的接触对象面速度Vro1相对于作为主辊的第1辊1的线速度(=抄速)VP的比,则能得到(5)式。
[数式5]
(5)式表示相对于区段的抄速VP,用具5的接触对象部分的速度Vro1快了δ/(2×r2)。
接着,考虑如图1的情况那样,用具5以环抱角接触在第1辊1上的状态。在不考虑用具5的厚度δ的情况下,计算相对于卷筒纸6的抄速VP即第1辊1的线速度,用具5的接触对象部分的速度Vro1为怎样。第1辊1的线速度等于卷筒纸6的抄速VP,(6)式成立。
[数式6]
VP=2πr1n1 (6)
关于第2辊2的线速度Vri2,(7)式成立。
[数式7]
Vri2=2πr2n2 (7)
由于认为是不考虑用具5的厚度δ的情况,所以给出第2辊2的旋转速度n2,以使得相对于作为区段给出的第1辊1的线速度VP,第2辊2的线速度Vri2也相等。即,成为VP=Vri2。根据(6)式和(7)式,第2辊2的旋转速度n2由(8)式表示。
[数式8]
但是,实际上用具5的厚度拥有δ的值。因此,用具5的中心线的速度Vrc成为(9)式那样。
[数式9]
由于是接触状态,所以在接触面中,由于基于第1辊1的半径r1的曲率,用具5的接触面侧的速度Vro1由(10)式表示。
[数式10]
根据以上,如果计算用具5的接触对象面速度Vro1相对于作为主辊的第1辊1的线速度(=抄速)VP的比,则可得到(11)式。
[数式11]
(11)式表示,除了第1辊1的半径r1与第2辊2的半径r2相等时以外,相对于区段的抄速VP,用具5的接触对象部分的速度Vro1不同。在(11)式中,r1与r2的差越大,速度比也越大。作为大小关系的方向,如果r1>r2,则为Vro1>VP。此外,如果r1→∞(无穷大),即第1辊1的接触面可看作直线,则(11)式等于在上述的分离状态下计算出的(5)式。
以上,说明了基于不考虑用具5的厚度δ的以往的控制的情况。在此情况下,不论在用具5为分离的状态、接触的状态的哪种情况下,相对于区段的抄速VP,用具5的接触对象部分的速度Vro1都不同,其速度差异的程度也呈现出根据辊半径及用具5的厚度而变化。
接着,说明实施方式1的作用。在本实施方式中,不论在用具5的分离状态及接触状态的哪种下,都从首先求出使与第1辊1的接触面中的第1辊1的线速度即区段的抄速VP与用具5的接触面侧速度Vro1相等的第2辊2的旋转速度条件开始。
与上述的不考虑用具5的厚度δ的情况相同,分为用具5分离的状态和用具5接触的状态而进行说明。
首先,如图2的情况那样,考虑用具5从第1辊1分离的状态。假定用具5的厚度方向的中心线的速度Vrc在直线部、曲线部都相同。进而,接触对象部分是直线。因此,与第1辊1的接触面侧速度Vro1等于中心线的速度Vrc。根据以上的条件,控制第2辊2的旋转速度n2(将其设为n2(S)),以使与第1辊1的接触面侧速度Vro1等于区段的抄速VP。此时,区段的抄速VP与第1辊1的接触面侧速度Vro1的关系由(12)式表示。
[数式12]
VP=Vro1=Vrc (12)
在第2辊2处,用具5的中心线的速度Vrc与第2辊2的旋转速度n2(S)的关系由(13)式表示。
[数式13]
(13)式表示,在第2辊2中,通过将辊半径设定为对于实际的第2辊2的半径r2加上到用具5的中心线的厚度即δ/2的值,满足(12)式的控制条件。即,如果将第2辊2的半径设定为(r2+δ/2),则相对于区段的抄速VP,用具5的接触对象部分的速度Vro1成为相同。
接着,如图1的情况那样,考虑用具5以环抱角接触在第1辊1上的状态。与第1辊1的接触部分处的用具5的中心线的速度Vrc成为(14)式。
[数式14]
第1辊1上的线速度Vro1等于区段的抄速VP,(15)式成立。第1辊1的线速度等于卷筒纸6的速度VP,(6)式成立。
[数式15]
Vro1=2πr1n1=VP (15)
在第2辊2中,用具5的中心线的速度Vrc与第2辊2的旋转速度n2(将其设为n2(T))的关系为(16)式。
[数式16]
基于上述(14)式至(16)式,对第2辊2的旋转速度n2(T)进行控制,以使得在与第1辊1的接触面上,区段的抄速VP与用具5的接触面侧速度Vro1相等。在此情况下,根据(14)式和(15)式可得到(17)式。
[数式17]
根据(16)式和(17)式可得到(18)式。
[数式18]
作为由(18)式给出的接触状态下的第2辊2的旋转速度n2(T)相对于分离状态时的由(13)式给出的旋转速度n2(S)的比,由(19)式表示。
[数式19]
(19)式表示,如果给出对于在分离状态下将第2辊2的半径控制为(r2+δ/2)的旋转速度n2(S)修正了δ/(2×r1)的旋转速度n2(T),则能够使接触状态下的接触面速度Vro1等于区段抄速VP。
以上,说明了机械结构图中的作用原理。
基于以上的作用原理,使用图5和图6的控制框图说明实施方式1的作用。
如图5所示,根据作为CPK用牵引调整器601的输出的CPK区段10的抄速基准Vrcpk,经由作为主辊的第1辊加减速限制器602,给出第1辊1的抄速基准VMref。第1辊1的抄速基准VMref被具有第1辊1的半径设定值r1的抄速第1辊旋转速度变换器603变换为旋转速度基准。旋转速度基准经由旋转速度基准规格化电路604而成为第1辊1的旋转速度基准NMref。
如图6所示,使用旋转速度基准NMref与旋转速度回馈NMfbk的偏差,由第1辊驱动装置103对第1辊驱动电动机101的旋转速度进行回馈控制。
如图5所示,在作为辅助辊发挥作用的第2辊2处,根据作为CPK用牵引调整器601的输出的CPK区段10的抄速基准Vrcpk,经由第2辊速度基准调整器606及第2辊加减速限制器607,给出第2辊的(不包含修正的)抄速基准VHr。抄速基准VHr被加上后述的速度基准修正VHcmpr而成为第2辊2的线速度基准VHref。线速度基准VHref被具有第2辊2的半径设定值r2和用具5的厚度的设定值δ的线速度第2辊旋转速度变换器608变换为旋转速度基准。旋转速度基准经由旋转速度基准规格化电路609,成为第2辊的旋转速度基准NHref。
如图6所示,使用第2辊2的旋转速度基准NHref与旋转速度回馈NHfbk的偏差,由第2辊驱动装置203对第2辊驱动电动机201的旋转速度进行回馈控制。
如图5所示,线速度第2辊旋转速度变换器608如在上述的作用原理中说明那样,将在旋转速度变换中使用的第2辊2的半径设为加上用具5的厚度的1/2后的(r2+δ/2)而使用。
上述的第2辊2的控制电路由用具厚度设定器619设定厚度δ,将由修正信号运算器617运算出的速度修正系数Kcmp(={δ/(2×r1)})与(不包含修正的)第2辊2的抄速基准VHr相乘后,在加法器614相加,由此,将在上述的作用原理中说明的速度基准修正量[VHr×{δ/(2×r1)}]以加法修正至第2辊2的抄速基准VHr。
另外,上述的速度修正是对于原来的第2辊2的抄速基准VHr进行比率修正(系数乘法)而进行的。因此,即使改变速度基准系统中的串联顺序,将向乘法器611的基准信号提取和加法器614成组移设到线速度第2辊旋转速度变换器608之后,也能得到同样的功能。
根据以上所述的实施方式1,速度控制系统1000具备运算机构,所述运算机构根据将卷筒纸6输送的第1辊1的线速度基准(=CPK区段10的抄速基准)Vrcpk、第1辊1的半径r1、将环状的用具5驱动的第2辊2的半径r2和用具5的厚度的设定值δ,运算夹着卷筒纸6而以环抱角将用具5接触加压在第1辊1上时的用具5的与卷筒纸6的接触面速度Vro1。因此,能够将接触面速度Vro1作为调整的基准值,控制为等于第1辊1的与卷筒纸6的接触面速度。速度控制系统1000具备控制机构,所述控制机构基于该基准值,由第2辊速度基准调整器606将用具5的与卷筒纸6的接触面速度控制、调整为希望的值。因此,能够以希望的程度稳定地得到对卷筒纸6赋予的物理特性。
接着,使用图7说明速度控制系统1000的例子。
图7是该实施方式1的多辊驱动的速度控制系统的硬件结构图。
速度控制系统1000的各功能可以由处理电路实现。例如,处理电路具备至少1个处理器1100a和至少1个存储器1100b。例如,处理电路具备至少1个专用的硬件1200。
在处理电路具备至少1个处理器1100a和至少1个存储器1100b的情况下,速度控制系统1000的各功能通过软件、固件、或软件与固件的组合来实现。软件及固件的至少一方被作为程序记述。软件及固件的至少一方被保存到至少1个存储器1100b中。至少1个处理器1100a通过将存储在至少1个存储器1100b中的程序读出并执行,实现速度控制系统1000的各功能。至少1个处理器1100a也称作CPU(Central Processing Unit)、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP。例如,至少1个存储器1100b是RAM、ROM、闪存存储器、EPROM、EEPROM等的非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、CD、MD、DVD等。
在处理电路具备至少1个专用的硬件1200的情况下,处理电路例如由单一电路、复合电路、程序化的处理器、以及并行程序化的处理器、ASIC、FPGA、或它们的组合实现。例如,速度控制系统1000的各功能分别由处理电路实现。例如,速度控制系统1000的各功能集中由处理电路实现。
关于速度控制系统1000的各功能,也可以由专用的硬件1200实现一部分,由软件或固件实现其他部分。例如也可以是,关于作为控制机构的功能,由作为专用的硬件1200的处理电路实现,关于控制机构的功能以外的功能,通过至少1个处理器1100a将保存在至少1个存储器1100b中的程序读出并执行来实现。
这样,处理电路通过硬件1200、软件、固件或它们的组合来实现速度控制系统1000的各功能。
实施方式2.
接着,说明实施方式2。
图8和图9是例示该实施方式2的多辊驱动的速度控制系统的框图。首先,对结构进行说明。另外,将与使用图5和图6说明的实施方式1重复的部分的说明省略。
对实施方式2赋予特征的是由单点划线包围的部分。实施方式2是对在上述实施方式1中说明的结构加上了该部分的结构。
对于第1辊旋转速度/抄速变换器620,输入由第1辊半径设定器605设定的半径设定值r1。来自第1辊旋转速度检测器102的旋转速度经由第1辊旋转速度/抄速变换器620而成为抄速回馈VMfbk。抄速回馈VMfbk被向线速度差检测器626输入。
对于第2辊旋转速度线速度变换器621,输入由第2辊半径设定器610设定的半径设定值r2、以及由用具厚度设定器619设定的厚度的设定值δ。来自第2辊旋转速度检测器202的旋转速度经由第2辊旋转速度线速度变换器621而成为线速度回馈VHf。线速度回馈VHf被加法器625减去后述的速度修正VHcmpf,成为第2辊2的线速度回馈VHfbk。第2辊2的线速度回馈VHfbk被向线速度差检测器626输入。另外,第2辊2的速度修正VHcmpf通过由乘法器622对第2辊2的线速度回馈VHf乘以由修正信号运算器617运算出的速度修正系数Kcmp而得到。
在线速度差检测器626中,将第1辊1的抄速回馈VMfbk与第2辊2的线速度回馈VHfbk进行比较减法,求出线速度差,再除以第1辊1的抄速回馈VMfbk,得到线速度差比ΔV。线速度差比ΔV被向线速度差显示器627输入。线速度差比ΔV和线速度同步范围内设定器630的线速度同步范围内设定值ΔVs1一起被向线速度同步范围内判定电路628输入。线速度差比ΔV和线速度同步偏离设定器631的线速度同步偏离设定值ΔVs2一起被向线速度同步偏离判定电路629输入。
接着,说明实施方式2的作用。另外,将与使用图5和图6说明的实施方式1重复的部分的说明省略。
在上述的实施方式1的作用中,说明了:通过将在第2辊旋转速度线速度变换器621中使用的辊半径用真实的半径r2和用具5的厚度δ设定为{r2+(δ/2)},能够使用具5的分离时的第1辊1的线速度即抄速VP与用具5的接触对象部分的速度Vro1相等。此外说明了:为了使用具5的接触时的第1辊1的线速度即抄速VP与用具5的接触面侧速度Vro1相等,只要加上对第2辊加减速限制器607的输出VHr乘以作为修正信号运算器617的输出的速度修正系数Kcmp得到的速度修正VHcmpr而设为第2辊2的线速度基准VHref就可以。
实施方式2的主要的作用是,通过将在实施方式1中说明的上述的二个作用在与速度基准反方向上应用于第2辊2的线速度回馈电路,以进行与卷筒纸6的接触面中的正确的线速度的检测。具体而言,将第2辊2的旋转速度检测用作为辊半径而使用{r2+(δ/2)}的第2辊旋转速度线速度变换器621变换为用具5的分离状态下的线速度回馈VHf,对其减去根据第1辊1的半径设定值r1和用具5的厚度的设定值δ计算的速度修正VHcmpf,得到相当于接触状态下的与用具5的接触面侧的速度Vro1的线速度回馈VHfbk。
抄速VP回馈即第1辊1的线速度回馈是通过将来自第1辊旋转速度检测器102的旋转速度用使用第1辊1的半径设定值r1的第1辊旋转速度/抄速变换器620变换而作为抄速回馈VMfbk得到的。使用抄速回馈VMfbk和相当于上述的第2辊2与用具5的接触面速度侧的线速度回馈VHfbk,求出相互的线速度差比ΔV。将线速度差比ΔV显示于线速度差显示器627。此外,将线速度差比ΔV与线速度同步范围内设定值ΔVs1比较,进行线速度同步范围内判定。进而,将线速度差比ΔV与线速度同步偏离设定值ΔVs2比较,进行线速度同步偏离判定。
根据以上所述的实施方式2,除了实施方式1中的效果以外,还能够得到以下的效果。
即,速度控制系统1000具备给出用来将第2辊2的旋转速度检测值变换为用具5与卷筒纸6的接触面速度的修正量的修正机构。因此,在以抄速VP用第1辊1的面将卷筒纸6的背面侧6b接触输送的状态下,能够将接触驱动相反侧的卷筒纸6的表面侧6a的用具5的速度Vro1作为考虑用具5的厚度δ和第1辊1的半径r1而修正的线速度检测、显示及在合拍判定中使用。结果,能够一边掌握作为对卷筒纸6赋予的物理特性的重要的指标的卷筒纸6的两面速度差或两面速度比,一边进行作业。
实施方式3.
接着,说明实施方式3。
实施方式3为用具5能够随着克拉帕克装置的拆装即挤压杆4的可动而从第1辊1拆装的结构。实施方式3对应于即使是克拉帕克装置运转中也能够自如地进行其拆装的机械结构的情况。
图10和图11是例示该实施方式3的多辊驱动的速度控制系统的框图。首先,对结构进行说明。另外,将与使用图8和图9说明的实施方式2重复的部分的说明省略。
对实施方式3赋予特征的是由单点划线包围的部分。实施方式3是对在上述实施方式2中说明的结构加上了该部分的结构。
在图10的与速度修正VHcmpr有关的电路中,在乘法器611的输出与加法器614之间被插入了信号开闭器612和修正信号变化率限制器613。信号开闭器612虽然图示省略,但与挤压杆4的可动位置对应。信号开闭器612根据用具5相对于第1辊1是分离状态还是接触加压状态而为开或闭。
在与第2辊2的线速度回馈系的速度修正VHcmpf有关的电路中,在乘法器622的输出与加法器625之间插入了信号开闭器623和修正信号变化率限制器624。信号开闭器623虽然图示省略,但与挤压杆4的可动位置对应。信号开闭器623根据用具5相对于第1辊1是分离状态还是接触加压状态而为开或闭。
接着,说明实施方式3的作用。另外,将与使用图8和图9说明的实施方式2重复的部分的说明省略。
在实施方式3中,在以CPK区段10将卷筒纸6输送的状态下,也进行将用具5相对于第1辊1从分离状态向接触加压状态、或从接触加压状态向分离状态转移的操作。
如在上述的实施方式1中说明那样,在用具5分离的状态下,通过将在第2辊旋转速度线速度变换器621中使用的辊半径使用真实的辊半径r2和用具5的厚度δ设定为{r2+(δ/2)},能够使第1辊1的线速度即抄速VP与用具5的接触对象部分的速度Vro1相等。在分离状态下,信号开闭器612为开,以使得不加上速度修正VHcmpr。另一方面,在接触加压状态下,信号开闭器612为闭以加上速度修正VHcmpr。修正信号变化率限制器613使分离状态和接触加压状态相互间的速度修正信号转移拥有时间倾斜,起到抑制急变的作用。
在第2辊2的线速度回馈系统中,在分离状态下,信号开闭器623为开,以使得不加上速度修正信号VHcmpf。另一方面,在接触加压状态下,信号开闭器623为闭以加上速度修正VHcmpf。修正信号变化率限制器624使分离状态和接触加压状态相互间的速度修正信号转移拥有时间倾斜,起到抑制急变的作用。
根据以上所述的实施方式3,除了实施方式2中的效果以外,还能够得到以下的效果。
即,在以抄速VP用第1辊1的面将卷筒纸6的背面侧6b接触输送的状态下,通过与用具5的分离状态和接触加压状态对应而切换速度修正加算的有无,能够随着分离状态、接触加压状态,将与卷筒纸6的表面侧6a的接触面侧速度Vro1作为调整的基准值,控制为与第1辊1与卷筒纸6的接触面速度相等。因此,基于该基准值,能够由第2辊速度基准调整器606将用具5与卷筒纸6的接触面速度控制、调整为希望的值。
在第2辊2的线速度回馈系统中也同样,通过与用具5的分离状态和接触加压状态对应而切换速度修正加算的有无,能够随着分离状态、接触加压状态而正确地检测、掌握用具5的接触面侧的线速度回馈VHfbk。
实施方式4.
接着,说明实施方式4。
实施方式4是使在克拉帕克装置装接状态下的,即在随着挤压杆4的下降、用具5相对于第1辊1夹着卷筒纸6而接触加压的状态下的速度修正系数Kcmp具有进行增益调整功能的结构。
图12和图13是例示该实施方式4的多辊驱动的速度控制系统的框图。首先,对结构进行说明。另外,将与使用图10和图11说明的实施方式3重复的部分的说明省略。
对实施方式4赋予特征的,是由单点划线包围的部分。实施方式4是对在上述实施方式3中说明的结构加上了该部分的结构。
在图12中,作为修正信号运算器617的输出的速度修正系数Kcmp在乘法器615中与由修正信号增益设定器616设定的增益Gcmp相乘,成为速度基准用的速度修正系数Kcmp(Gadj)。速度基准用的速度修正系数Kcmp(Gadj)被向乘法器611输入。
在第2辊2的线速度回馈系统中,与实施方式3同样,将作为修正信号运算器617的输出的速度修正系数Kcmp不进行增益乘法而以原样向乘法器622输入。
接着,说明实施方式4的作用。
图14是说明该实施方式4的多辊驱动的速度控制系统的动作的时间图。为了比较,首先说明实施方式3中的动作。
图14的上段以3个情况表示克拉帕克装置的机械结构的状态。即,图14的上段的左侧表示用具5相对于第1辊1分离的情况。图14的上段的中央表示用具5相对于第1辊1接触的情况。图14的上段的右侧表示用具5相对于第1辊1加压的情况。图14的中段将第2辊2的旋转速度n2表示为相对于时间的图表。图14的下段将第1辊1的接触面线速度表示为相对于时间的图表。
关于第2辊2的旋转速度n2,如在上述实施方式3中说明那样,通过将第2辊2的半径设定设定为{r2+(δ/2)},从而在分离的状态下,用具5的接触面线速度Vro1等于第1辊1的线速度即抄速VP,将其表示为第2辊2的基准旋转速度n2(s)。
接着,挤压杆4下降,用具5与第1辊接触,进一步下降,用具5成为以环抱角向第1辊加压的状态。在从该接触到加压的状态下,第2辊2的旋转速度n2从分离时的基准旋转速度n2(S)向接触加压时的旋转速度n2(T)转变。这相当于在上述实施方式3中说明的加上速度修正VHcmpr的过程。在上述实施方式3中,如在其作用中说明那样,相对于分离时的第2辊2的旋转速度的加压时的修正量为{δ/(2×r1)}(=速度修正系数Kcmp)。此时的用具5的接触面线速度Vro1与分离时没有变化,等于抄速VP。
在实施方式4中,对速度修正系数Kcmp={δ/(2×r1)}乘以0到1的范围的增益Gcmp,设为向第2辊2的速度基准的速度修正系数Kcmp(Gadj)。因此,接触时的修正加算量减少,结果用具5向第1辊1的接触面线速度下降,成为Vro1(Gadj)。
另外,为了使相对于第1辊1的线速度即抄速VP的用具5的接触面速度Vro1整体地增减,可以通过第2辊速度基准调整器(SRH)606的增减操作来进行。
根据以上所述的实施方式4,除了实施方式3中的效果以外,还能够得到以下的效果。
即,速度控制系统1000具备设定向第2辊2的速度修正增益的设定机构。因此,当从用具5向第1辊1的接触转移到加压时,与向修正系数的增益设定对应而用具5的接触面速度减小,该情况对于卷筒纸6作为用于物理性的收缩处理的速度差赋予而起作用。结果,通过增益Gcmp的设定、调整,成为在电气控制上有再现性的动作,能够期待稳定的作业。
实施方式5.
接着,说明实施方式5。
实施方式5具备通过检测因用具5的厚度δ的磨损等带来的随着时间的变化并将其结果向第2辊2的速度修正运算反映,从而对随着时间而变化的修正误差进行补偿的功能。
图15和图16是例示该实施方式5的多辊驱动的速度控制系统的框图。首先,对结构进行说明。另外,将与使用图12和图13说明的实施方式4重复的部分的说明省略。
对实施方式5赋予特征的,是由单点划线包围的部分。实施方式5是对在上述实施方式4中说明的结构加上了该部分的结构。
在图15中,将由用具厚度设定器619设定的用具5的厚度初始设定值δ0向用具厚度变化修正器618输入。将用具厚度变化修正器618的输出向修正信号运算器617输入。
用具5的厚度δ的检测方式虽然没有图示,但可以考虑机械性的检测方法、应用了激光计测的检测方法、电气性的检测方法等各种各样的方式。在本实施方式中其厚度检测方式没有限制。
接着,说明实施方式5的作用。
如到此为止说明那样,速度修正使用第1辊1的半径设定值r1和用具5的厚度的设定值δ来计算。通常,辊除了想要有特殊的功能以外,都是金属制。因此,在辊中,因磨损带来的随着时间的半径变化也极微小。相对于此,在硬质橡胶材料的橡胶的用具5中,磨损也较快,随着时间的厚度变化也较大。因此,作为随着时间的变化的修正对象,考虑到用具5的厚度δ。
这里,作为用具5的厚度δ的电气性的检测方法的一例,表示利用两个辊的旋转速度检测的方法。
在图16所示的机械结构部中,设第2辊2的半径为r2、旋转速度检测值为n2,设非驱动的第3辊3的半径为r3、旋转速度检测值为n3。
如果使用用具5的厚度方向的中心线的速度Vrc不取决于直线部、曲线部而在哪里都相等的具有实用性的假定,则(20)式成立。
[数式20]
这里,如果设两辊的旋转速度的比为n3/n2=Rn,则得到(21)式。
[数式21]
如果将(21)式变形而将厚度δ表示为旋转速度比Rn的函数,则得到(22)式。
[数式22]
在(22)式中,假设没有r2、r3的随着时间的变化,假设仅厚度δ变化。设新品的用具5的厚度初始值为δ0,通过计测此时的两辊的旋转速度比Rn0,与旋转速度比Rn计测值对应而求出用具5的厚度δ。
接着,说明函数曲线图的例子。
图17是表示在该实施方式5的多辊驱动的速度控制系统中利用的函数曲线图的图。
如果将这样的特性作为函数表准备,则根据旋转速度比Rn的计测值可立即求出用具5的厚度δ。用具5的厚度δ是因磨损等带来的在时间上平缓的变化。因此,在旋转速度比Rn计测中,在实际运用上可以经过平均化、低通滤波等而将瞬时变化误差除去。
根据(21)式可知,本厚度检测方式以该二个辊的半径是不同的值为条件。此时,辊的半径越小、两辊的半径比越大,越能够精度良好地计测用具5的厚度δ。此外,根据用具5的中心线的速度和辊接触面速度的假定条件,优选的是环抱角在某种程度上较大。
以上是检测用具5的厚度的随着时间的变化、对用具5的厚度设定的初始设定值δ0自动地进行修正的一个方式,但通过具备这样的用具厚度变化修正器618,能够向用具厚度变化修正器618给出误差较小的用具5的厚度的设定值δ。
根据以上所述的实施方式5,除了实施方式4中的效果以外,还能够得到以下的效果。
即,通过检测用具5的厚度的随着时间的变化并将用具5的厚度的初始设定值δ0自动地修正后的厚度的设定值δ向第2辊2的速度修正运算反映,能够将由用具5的厚度的随着时间的变化导致的修正误差自动地补偿,对于第2辊2的旋转速度基准总是进行适当的修正。
实施方式6.
图18是表示应用了该实施方式6的多辊驱动的速度控制系统的克拉帕克装置的机械结构例的侧视图(用具接触时)。另外,将与使用图5说明的实施方式1重复的部分的说明省略。
实施方式1至实施方式5的第2辊2将用具5的内周侧驱动。相对于此,实施方式6的第2辊2将用具5的外周侧驱动。
在实施方式6中,也能够通过将第2辊2的半径设定设定为{r2+(δ/2)},来进行说明。
根据以上所述的实施方式6,能够得到与实施方式1至实施方式5中的效果同样的效果。
以上,在多个实施方式中尽可能具体地进行记述,所以为了方便而例示抄制重袋牛皮纸的克拉帕克装置进行了说明,但并不限定于抄纸机、克拉帕克装置,能够将实施方式1至实施方式6的速度控制系统1000应用于将卷筒纸用辊和由辊驱动的有厚度的用具输送的设备。
为了说明的方便,在多个实施方式中,将驱动辊设为第1辊1和第2辊2的2个,但对于3个以上的多辊的驱动,也能够应用实施方式1至实施方式6的速度控制系统1000。
进而,这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施。在不偏离实施方式1至实施方式6的速度控制系统1000的主旨的范围中能够进行各种省略、替换、变更。例如,在说明中将辊径设为半径而进行了说明,但通过设定直径的方式也能够得到同样的作用和效果。
产业上的可利用性
如以上这样,有关本发明的多辊驱动的速度控制系统能够在以希望的程度稳定地得到对卷筒纸赋予的物理特性的系统中利用。
标号说明
1第1辊;2第2辊;3第3辊;4挤压杆;5用具;6卷筒纸;6a表面侧;6b背面侧;10 CPK区段;11 2D区段;12 3D区段;101第1辊驱动电动机;102第1辊旋转速度检测器;103第1辊驱动装置;103a速度控制器;103b转矩控制器;103c驱动变换器;103d旋转速度回馈规格化电路;103e加法器;201第2辊驱动电动机;202第2辊旋转速度检测器;203第2辊驱动装置;203a速度控制器;203b转矩控制器;203c驱动变换器;203d旋转速度回馈规格化电路;203e加法器;203f速度基准下垂增益;203g加法器;302第3辊旋转速度检测器;401抄速基准产生器;5012D用牵引调整器;601CPK用牵引调整器;602第1辊加减速限制器;603抄速第1辊旋转速度变换器;604旋转速度基准规格化电路;605第1辊半径设定器;606第2辊速度基准调整器;607第2辊加减速限制器;608线速度第2辊旋转速度变换器;609旋转速度基准规格化电路;610第2辊半径设定器;611乘法器;612信号开闭器;613修正信号变化率限制器;614加法器;615乘法器;616修正信号增益设定器;617修正信号运算器;618用具厚度变化修正器;619用具厚度设定器;620第1辊旋转速度/抄速变换器;621第2辊旋转速度线速度变换器;622乘法器;623信号开闭器;624修正信号变化率限制器;625加法器;626线速度差检测器;627线速度差显示器;628线速度同步范围内判定电路;629线速度同步偏离判定电路;630线速度同步范围内设定器;631线速度同步偏离设定器;701 3D用牵引调整器;1000速度控制系统;1100a处理器;1100b存储器;1200硬件。
Claims (5)
1.一种多辊驱动的速度控制系统,其特征在于,
具备:
运算机构,根据将卷筒纸输送的第1辊的线速度基准、上述第1辊的辊径、将环状的用具驱动的第2辊的辊径和上述用具的厚度设定值,计算夹着上述卷筒纸以环抱角将上述用具向上述第1辊接触加压时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度;以及
控制机构,控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度相对于上述第1辊与上述卷筒纸的接触面速度成为希望的值。
2.如权利要求1所述的多辊驱动的速度控制系统,其特征在于,
具备根据上述第2辊的旋转速度检测值给出用来变换为上述用具与上述卷筒纸的接触面速度的修正量的修正机构。
3.如权利要求1所述的多辊驱动的速度控制系统,其特征在于,
上述控制机构对上述用具的分离时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度和上述用具接触加压时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度进行切换转移,控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度成为希望的值。
4.如权利要求1所述的多辊驱动的速度控制系统,其特征在于,
具备对上述第2辊设定速度修正增益的设定机构;
上述控制机构对上述用具的分离时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度和上述用具接触加压时的上述用具与上述卷筒纸的接触面速度进行切换转移,根据上述速度修正增益控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度成为希望的值。
5.如权利要求1所述的多辊驱动的速度控制系统,其特征在于,
上述控制机构控制上述第2辊的速度,以使上述用具与上述卷筒纸的接触面速度包含对上述用具的厚度的随着时间的变化的修正而成为希望的值。
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