JP2000053296A - ロール製造装置の駆動方法及び駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロール製造装置の駆動回転を、外部操作によ
ってきわめて高い精度で制御するようにした。 【解決手段】 ロール製造装置の駆動軸１６を駆動する
駆動機構であって、電流が流れていない回転停止状態か
ら電流を流すことにより加速回転が開始する加速時間と
加速度とを制御することができる加速時間帯と、前記加
速時間帯の終了により定速回転が開始して設定された時
間と回転速度に基づいて定速回転が継続するように制御
することができる定速時間帯と、前記定速時間帯の終了
により減速回転が開始して減速時間と減速度とを制御す
ることができる減速時間帯と、前記減速時間帯の終了に
より開始して電流が流れない時間を回転停止状態を１サ
イクルとして、複数回の前記サイクルを繰り返して前記
駆動軸１６を回転駆動させることができ、また、前記加
速時間帯、定速時間帯、減速時間帯及び回転停止状態
を、予め外部操作によって設定可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トイレットペーパ
ー、手ふき用ロールペーパー等のペーパーロールを製造
するロール製造装置の駆動方法及び駆動機構に関するも
ので、特に、ロール製造装置の主に駆動軸を、停止状態
から加速時間帯、定速時間帯、減速時間帯及び駆動停止
状態までの制御を、外部操作によって自由に設定可能に
したことを特徴とする。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにトイレットペーパー、手ふ
き用ロールペーパー等のロール製造装置は、駆動機構、
前記駆動機構によって回転駆動する駆動ローラ、駆動ロ
ーラに支持される巻取シャフト若しくは巻芯等を有し、
停止している駆動ローラに巻取シャフトを支持し、原反
ロールから繰り出されるウエブの先端が巻取シャフトに
巻き付いたら駆動機構により駆動ローラを回転させてウ
エブを所定の長さだけ巻き付けてロールとし、その後駆
動ローラを停止してロールを外すとともに新たに巻取シ
ャフトを支持したら、再び駆動機構により駆動ローラを
回転駆動させてウエブを一定長さだけ巻き取るのであ
る。

【０００３】そして、駆動ローラは約１０秒程度回転駆
動したら３秒程度停止してから再度回転駆動するので、
駆動機構にはきわめて過酷な条件が作用する。従来の前
記ロール製造装置の駆動機構としては、例えば実公平６
−２６５０７号公報に記載され、及び図３で示すよう
に、単相のモータ１と第１回転軸２とを第１ベルト３に
より回転伝達し、前記第１回転軸２の途中にフライホイ
ル等からなる動力緩衝機構４を設け、前記第１回転軸２
とクラッチ機構５とを第２ベルト６で回転伝達し、前記
クラッチ機構５と第２回転駆動軸７とを第３ベルト８で
回転伝達し、第２回転駆動軸７にブレーキ機構９を設け
た構成であり、第２回転駆動軸７がロール製造装置の駆
動ローラ、その他の回転駆動機構の駆動源となってい
る。したがって、モータ１が駆動すると動力緩衝機構４
により緩衝されて第１回転軸２が回転し、クラッチ機構
５がオンであれば第２回転駆動軸７が回転するが、クラ
ッチ機構５がオフであれば第２回転駆動軸７が回転しな
い。そして、クラッチ機構５のオン、オフでは第２回転
駆動軸７が直ちに回転、停止しないので、ブレーキ機構
９によって第２回転駆動軸７が回転、停止するタイミン
グを高精度で制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の前記駆
動機構では、モータ１が常時回転駆動し、制御盤からの
指令によってクラッチ機構５がオンになったらモータ１
の回転が第２回転駆動軸７に伝達して加速時間帯（例え
ば３秒間）が開始し、第２回転駆動軸７が加速しながら
回転駆動するのでロール製造装置が作動して駆動ローラ
がウエブを巻き取り、第２回転駆動軸７が一定の回転速
度にまで達したら定速時間帯（例えば２秒間）に変換し
て定速回転を継続し、定速時間帯が終了するとクラッチ
機構５がオフになるとともにブレーキ機構９が作動して
第２回転駆動軸７にブレーキを作用させるので減速時間
帯（例えば３秒間）が開始し、減速時間帯の終了により
第２回転駆動軸７が停止状態になって駆動ローラの回転
が停止したら、ロール製造装置が一定時間（例えば３秒
間）だけ駆動停止するので巻き取ったロールを外すとと
もに新たな空の巻取軸を駆動ローラ上に供給し、一定時
間経過後にクラッチ機構５がオンになってロール製造装
置が作動する。

【０００５】上記した加速時間帯、定速時間帯、減速時
間帯及び停止状態は、制御盤に設けたタイマー機構によ
って設定することができる。上記した各時間帯におい
て、モータ１に流れる電流値の変化は、縦軸が電流値で
横軸が時間の図２（ａ）の点線Ａで示す。即ち、モータ
１には常にａ値だけ電流が流れているが、加速時間帯
（３秒間）の開始直後の約１秒間は、モータ１に電流が
急激に流れてｃ値に達し、残りの２秒間はｃ値の電流が
継続的に流れる。そして、定速時間帯（２秒間）では流
れる電流がｂ値にまで少なくなり、減速時間帯（３秒
間）ではｂ値から次第にａ値に低下して停止状態（３秒
間）ではａ値が継続する。したがって、１サイクルにお
いて消費する電力は、電流値ゼロの横軸に対する点線Ａ
の０秒から１１秒までの面積総和、即ち積分値で示され
る。

【０００６】一方、第２回転駆動軸７の回転速度は、縦
軸を回転速度で横軸を時間で示す図２（ｂ）の点線Ａで
示すように、加速時間帯では回転速度が次第に速くな
り、定速時間帯では一定の回転速度で、減速時間帯では
次第に遅くなる。したがって、１サイクル中の第２回転
駆動軸７の総回転数は、単位時間あたりの回転速度を演
算た点線Ａの軌跡の総和によって求めることができる。

【０００７】上記した図２（ａ）、（ｂ）の点線Ａにお
いて、加速時間帯における電流、回転速度の立ち上がり
傾斜状態は、ロール製造装置から第２回転駆動軸７に作
用する負荷、動力緩衝機構４やクラッチ機構５の機械的
摩擦力、各ベルトに作用する摩擦力や張力、ブレーキ機
構９の熱や接触摩擦力等によって著しく変化する。この
ため、従来の駆動機構では、加速時間帯での電流、回転
速度や回転数等から発生する誤差を予め予定して、１サ
イクルでの時間帯を長くしてウエブの巻き取り長さを必
要以上に長くしなければ、規格化されたロールを製造す
ることができない。また、このように１サイクルでの時
間帯を長くすることは、ウエブや電力の無駄な消費ばか
りでなく、装置のメンテナンスや騒音の発生、作業員の
負担等が生じる。したがって、ロール製造装置をきわめ
て高精度で制御してウエブの巻き取りに誤差を生じない
駆動方法及び駆動機構が要望されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
欠点に鑑み、また従来からの要望に基づき提案されたも
ので、ロール製造装置の駆動軸を回転駆動する駆動方法
であって、電流が流れていない駆動停止状態から電流を
流すことにより回転が開始して次第に加速回転する加速
時間と加速度とを予め外部操作で設定できる加速時間帯
と、前記加速時間帯の終了により定速回転が開始して予
め外部操作で設定した時間と回転速度とに基づいて継続
的に定速回転する定速時間帯と、前記定速時間帯の終了
により減速回転が開始して予め外部操作で設定した時間
と減速度に基づいて減速回転する減速時間帯と、前記減
速時間帯の終了によって電流が流れない時間を予め設定
できる回転停止状態を１サイクルとして、前記サイクル
を複数回繰り返して前記駆動軸を回転駆動させることに
より、ロール製造装置を駆動するようにしたことを特徴
とするロール製造装置の駆動方法及び駆動装置を提供す
るものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき説明すると、本発明の駆動機構１１は、図１で
示すように、電気式のサーボモータ１２と、前記サーボ
モータ１２に電気的に接続したサーボドライバー制御盤
１３とを有し、ベルト若しくはギアー群等等からなる回
転伝達機構１４を介してサーボモータ１２の出力軸１５
の回転を、ロール製造装置（図示せず）の駆動軸１６に
伝達する。

【００１０】前記サーボモータ１２は、コンバータ部、
平滑回路部、インバータ部および制御回路部等からなる
サーボ機構と、サーボモータが回転した回転量だけのパ
ルスを出力するエンコーダとを有し、前記サーボドライ
バー制御盤１３から出力される回転駆動制御信号がサー
ボ機構の制御回路部に入力すると、エンコーダからのパ
ルス信号に基づいて、駆動軸１６に作用する負荷、負荷
変動等に関係なく安定して回転し、しかもサーボドライ
バー制御盤１３を外部から操作することにより加速時
間、定速時間及び減速時間や、それらの時間帯における
加速回転速度、定速回転速度及び減速回転速度を高精度
に制御することができる。

【００１１】したがって、前記サーボモータ１２の駆動
停止状態から、電流を流すことにより加速回転が開始す
る加速時間帯と、加速時間帯が終了した時に定速回転が
開始して一定時間継続する定速時間帯と、定速時間帯が
終了した時に減速回転が開始する減速時間帯とにおい
て、各時間帯での回転速度や回転数、及び時間を、前記
サーボドライバー制御盤１３の外部操作により予め予定
する状態で個別にサーボモータ１２に設定することによ
って、駆動軸１６をきわめて正確に回転制御することが
できるので、ロール製造装置の駆動状態がきわめて安定
することになり、正確な巻取寸法のロールを迅速に、無
駄なく製造することができる。なお、回転伝達機構１４
としてＶベルトを使用したり、駆動機構１６とロール製
造装置の回転機構とをＶベルトで回転伝達すると、駆動
回転開始直後にわずかなスリップが発生して緩衝するこ
とになり、特にサーボモータ１２の特性を損なわない範
囲で使用動力の低減を図ることができる。

【００１２】前記サーボモータ１２を駆動回転してロー
ル製造装置によりロールを製造する場合には、前述のと
おり加速時間帯、定速時間帯、減速時間帯及び停止状態
が１サイクルとなって１本のロールを製造し、このサイ
クルを繰り返すことにより、繰り返し数だけの本数のロ
ールを製造するのであるが、サーボモータ１２に流れる
電流値の変化を図２（ａ）の実線Ｂで示す。即ち、停止
状態のサーボモータ１２には電流が流れていないが、サ
ーボドライバー制御盤１３の外部操作によってサーボモ
ータ１２の加速時間帯を１秒間、定速時間帯を６秒間、
減速時間帯を１秒間に予め設定すると、加速時間帯での
１秒間は流れる電流値がゼロから急上昇してて最高でｃ
＋α値にまで達っするが、加速時間帯を終了して定速時
間帯に移行すると流れる電流値が急激に低下してｂ−β
値にまで下がり、この値で６秒間の定速時間帯が継続
し、減速時間帯が開始すると流れる電流値がゼロにまで
次第に下がる。そして、３秒間の停止時間帯の終了時に
は、電流値がゼロである。１サイクルで消費するサーボ
モータ１２の電流値は、図２（ａ）の横軸に対する実線
Ｂの０秒から駆動機構１１秒までの面積総和で示される
から実線Ｂの積分値であり、前記した従来のモータを使
用した場合の電流値とは著しく大きな差があり、このた
め本発明では消費電力をきわめて低減することができ
る。

【００１３】そして、図２（ａ）、（ｂ）の点線Ａに示
す従来の装置より加速時間帯及び減速時間帯が短くて定
速時間帯が長いので、例えばロール製造装置で６０メー
トルの長さのトイレットペーパーを製造する場合には、
従来であっても本発明であってもロール製造装置の回転
数が同一であるから、本発明では定速時間帯での回転速
度が従来より遅くてもよい。この回転速度の低減によっ
て、本発明では定速時間帯においてサーボモータ１２に
流れる電流がｂ−β値となり、点線Ａより少ないことが
明らかである。

【００１４】以上本発明を図面に示す実施の形態に基づ
いて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しな
い限り、どのようにでも実施することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、ロール
製造装置の駆動軸を回転駆動する駆動方法であって、電
流が流れていない駆動停止状態から電流を流すことによ
り回転が開始して次第に加速回転する加速時間と加速度
とを予め外部操作で設定できる加速時間帯と、前記加速
時間帯の終了により定速回転が開始して予め外部操作で
設定した時間と回転速度とに基づいて継続的に定速回転
する定速時間帯と、前記定速時間帯の終了により減速回
転が開始して予め外部操作で設定した時間と減速度に基
づいて減速回転する減速時間帯と、前記減速時間帯の終
了によって電流が流れない時間を予め設定できる回転停
止状態を１サイクルとして、前記サイクルを複数回繰り
返して前記駆動軸を回転駆動させることにより、ロール
製造装置を駆動するようにしたことを特徴とする。

【００１６】したがって、従来の単相モータによる駆動
機構より、回転伝動部が簡易化できるし消費電力が著し
く低減するばかりでなく、負荷や負荷変動に基づくロー
ル製造装置の停止位置のバラツキが発生しないのでロー
ルの巻き長さをきわめて高精度に設定することができ、
ほとんど誤差がないので余分に巻き取ることがなく、ウ
エブの消費も軽減することができる。また、クラッチ機
構、ブレーキ機構等を使用していないので、クラッチ
盤、ブレーキパット、ディスクブレーキ、ブレーキ用シ
リンダー等の消耗品を補充したり交換する必要がなく、
メンテナンスがきわめて簡単となる。さらに、ロール製
造装置の負荷に基づく制動誤差が発生しないし、ブレー
キ熱、エアー圧のバラツキ、ブレーキパットやブレーキ
盤の消耗による駆動誤差、ブレーキシリンダーやベルト
等に基づく駆動誤差が発生しないので、規格に基づく最
適のロールを製造することができる。また、加速、原則
及び定速時間帯での時間や回転速度を自由に変更設定で
きるし、変則装置を使用しないでも回転速度を変更でき
るので、ロールの製造能力を自由に設定することがで
き、特にトイレットペーパーの製造用として実用的価値
の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動機構の概略系統図である。

【図２】時間と電流、及び時間と回転速度とを従来のモ
ータと本発明の駆動機構とを比較したグラフで、（ａ）
は時間と電流との関係を示すグラフ、（ｂ）は時間と回
転速度との関係を示すグラフである。

【図３】従来の駆動機構の概略系統図である。

【符号の説明】

１１ 駆動機構 １２ サーボモータ １３ サーボドライバー制御盤 １４ 回転伝達機構 １５ 出力軸 １６ 駆動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F055 AA02 DA01 DA04 DA24 3F105 AA01 AB07 BA07 CA06 CB04 CC08 DC03 5H313 AA13 BB01 BB15 CC01 DD01 GG01 GG04 GG14 KK06 MM12 PP05 5H570 AA02 DD01 FF01 FF02 FF03 FF04 FF05 JJ18 KK10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール製造装置の駆動軸を回転駆動する
   駆動方法であって、電流が流れていない駆動停止状態か
   ら電流を流すことにより回転が開始して次第に加速回転
   する加速時間と加速度とを予め外部操作で設定できる加
   速時間帯と、前記加速時間帯の終了により定速回転が開
   始して予め外部操作で設定した時間と回転速度とに基づ
   いて継続的に定速回転する定速時間帯と、前記定速時間
   帯の終了により減速回転が開始して予め外部操作で設定
   した時間と減速度に基づいて減速回転する減速時間帯
   と、前記減速時間帯の終了によって電流が流れない時間
   を予め設定できる回転停止状態を１サイクルとして、前
   記サイクルを複数回繰り返して前記駆動軸を回転駆動さ
   せることにより、ロール製造装置を駆動するようにした
   ことを特徴とするロール製造装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 ロール製造装置の駆動軸を駆動する駆動
   機構であって、電流が流れていない回転停止状態から電
   流を流すことにより加速回転が開始する加速時間と加速
   度とを制御することができる加速時間帯と、前記加速時
   間帯の終了により定速回転が開始して設定された時間と
   回転速度に基づいて定速回転が継続するように制御する
   ことができる定速時間帯と、前記定速時間帯の終了によ
   り減速回転が開始して減速時間と減速度とを制御するこ
   とができる減速時間帯と、前記減速時間帯の終了により
   開始して電流が流れない時間を回転停止状態を１サイク
   ルとして、複数回の前記サイクルを繰り返して前記駆動
   軸を回転駆動させることができ、また、前記加速時間
   帯、定速時間帯、減速時間帯及び回転停止状態を、予め
   外部操作によって設定可能にしたことを特徴とするロー
   ル製造装置の駆動機構。