JP2003246519A - 抄紙巻き取り張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抄紙巻き取り装置において、搬送ペーパーの
ガイドローラへの抱き角度による巻き取り張力が変動
し、巻き取ったペーパーに弛みや皺が生じる。 【解決手段】 巻戻コイル２１の径を検出する巻戻コイ
ル径検出部４と、巻戻コイル２１の最小径値に相当する
ガイドローラ２４の最小抱き角度を設定するガイドロー
ラ抱き角度設定部３と、巻戻コイル径検出部４で検出さ
れた巻戻コイル径の現在値からガイドローラの現在抱き
角度を算出するガイドローラ抱き角度演算部６と、ガイ
ドローラ抱き角度演算部６で算出された現在抱き角度か
らガイドローラの位置を制御する位置制御信号を生成出
力する出力回路７からのガイドローラの位置制御信号の
基でガイドローラの位置制御するサーボトライバーから
なる抄紙巻き取り張力制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺幅に抄紙さ
れ、コイル状に巻回されたペーパーコイルからペーパー
を巻き戻し、新たなコイル状に巻き取る際の巻き戻し側
のペーパー張力の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に製紙プラントで生成される各種ペ
ーパー（紙）は、幅が数ｍで、長さが数万ｍに抄紙さ
れ、その抄紙されたペーパーは、幅及び直径が数ｍのコ
イル状に巻き取られている。このコイル状に巻き取られ
たペーパーは、再度巻き戻されて、新たなコイル状に巻
き取られる。

【０００３】この抄紙されたペーパーをコイル状に巻回
され、その巻回されたペーパーを巻き戻す巻戻コイル
と、その巻戻コイルから巻き戻されたペーパーを新たに
コイル状に巻き取りる巻取コイルとの間のペーパー搬送
において、巻戻コイルから引き出すペーパーのアンワイ
ンダー張力と、巻戻コイルと巻取コイルの間のペーパー
搬送経路に設けられているペーパーのガイドローラの速
度と、及び巻取コイルへペーパーを巻き取るワインダー
張力が一定となるように制御されている。

【０００４】このアンワインダー張力、ガイドローラ速
度、及びワインダー張力に変化が生じると巻取コイルに
巻回されるペーパーに弛みや皺が生じる。

【０００５】この巻戻コイルから引き出したペーパーを
巻取コイルに巻回する巻き取りプラントの構成につい
て、図２を用いて説明する。

【０００６】抄紙されたペーパーが巻回された巻戻コイ
ル２１は、アンワインダーモータ２２で巻戻コイル２１
に巻回されているペーパー（紙）２０が巻き戻される方
向に回転駆動される。このアンワインダーモータ２２
は、巻戻コイル２１から引き出され巻き戻されるペーパ
ー２０の張力が一定となるように、張力制御装置２３で
駆動制御されている。

【０００７】この巻取コイル２１から巻き戻されたペー
パー２０は、ガイドローラ２４とワインダドラム２５を
介して巻き取られて、巻取コイル２６を形成するように
なっている。

【０００８】ガイドローラ２４は、ガイドローラモータ
２７で回転駆動されている。このガイドローラモータ２
７は、ガイドモータ速度検出器２９で回転駆動速度が検
出され、この検出された回転駆動速度を基にガイドロー
ラモータ速度制御装置２８で一定の回転駆動速度となる
ように制御されている。

【０００９】さらに、前記ガイドローラ２４とワインダ
ードラム２５との間には、テンションローラと共にペー
パー２０の張力を検出する張力検出器３０が設けられて
いる。

【００１０】つまり、アンワインダーモータ２２でペー
パー２０が引き出される方向に回転駆動された巻戻コイ
ル２１から引き出されたペーパー２０は、ガイドローラ
モータ２７で回転駆動するガイドローラ２４によって、
巻取コイル２６方向に搬送され張力検出器３０が設けら
れたテンションローラを介して、ワインダードラム２５
によって巻取コイル２６に巻き取られる。

【００１１】次に、前記張力制御装置２３とガイドロー
ラモータ速度制御装置２８について、図３を用いて説明
する。

【００１２】張力制御装置２３とガイドローラモータ速
度制御装置２８は、シーケンサー装置３１に接続されて
いる。このシーケンサー装置３１は、張力制御装置２３
に供給されるアンワインダー張力基準値と、ガイドロー
ラモータ速度制御装置２８に供給される速度基準値とを
有している。

【００１３】前記張力制御装置２３に供給されるアンワ
インダー基準値は、巻取コイル２１から巻き戻されるペ
ーパー２０の張力基準値と巻戻コイル２１のコイル径か
ら演算される加減速補償基準値、及びアンワインダーモ
ータ２３と巻戻コイル２１のメカニカルロス等から演算
された値である。

【００１４】ガイドローラモータ速度制御装置２８に供
給される速度基準値は、ガイドローラ２４からペーパー
２０に与えられる速度の基準値である。

【００１５】前記張力制御装置２３には、前記巻戻コイ
ル２１と巻取コイル２６との間のテンションローラに設
けられた張力検出器３０で検出したペーパー２０の張力
値が供給されるようになっている。

【００１６】この張力検出器３０で検出したペーパー２
０の張力は、前記シーケンサー装置３１からのアンワイ
ンダー基準値との偏差値が偏差器２３ａで検出され、そ
の偏差値がゼロとなるように、前記アンワインダーモー
タ２３の回転駆動を制御する。

【００１７】また、前記ガイドローラ速度検出器２９で
検出したガイドローラモータ２７の速度は、前記シーケ
ンサー装置３１からの速度基準値との偏差値が偏差器２
８ａで検出され、その偏差値がゼロとなるように、前記
ガイドローラモータ２７の回転駆動を制御する。

【００１８】これにより、巻戻コイル２１から引き出さ
れるペーパー２０の張力と、ガイドローラ２４によって
搬送されるペーパー２０の張力を一定になるように制御
されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】このような抄紙巻き取
り装置において、本来、張力制御装置２３によるアンワ
インダーモータ２２の回転駆動制御による巻戻コイル２
１から引き出されるペーパー２０の張力制御は、ガイド
ローラ２４に無関係に制御されるべきであるが、実際上
は、ガイドローラ２４の影響を受けてします。

【００２０】このガイドローラ２０による張力への影響
について図４を用いて説明する。ガイドローラ２４に
は、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２が生じ
る。また、ペーパー２０とガイドローラ２４との間に
は、摩擦係数μと、ガイドローラ２０に巻回されるペー
パー２０の抱き角度θとが存在する。

【００２１】このため、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り
側張力Ｆ２は、数式１に示す関係を有する。

【００２２】

【数１】Ｆ１＝Ｆ２×ε^μθ ペーパー２０の摩擦係数μを０．０５、０．１０、０．
１５、０．２０とすると、前記抱き角度θの変化に対し
て、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２との比Ｆ
１／Ｆ２の値である張力伝達係数は、図５に示すように
なる。

【００２３】また、ペーパー２０は、特にペーパー搬送
速度がある値以上となるとガイドローラ２４において、
滑り（スリップ）状態が発生する。このために、数式１
の摩擦係数μがゼロ（μ＝０）のケースが発生する。

【００２４】このような張力伝達の変化に対して、前述
したペーパーの巻き取り装置では考慮されていなく、巻
戻コイル２１に巻回されているペーパー２０の径により
ガイドローラ２４の抱き角度θが変化し、ペーパー２０
の張力も変化して巻取コイル２６に巻き取られるペーパ
ー２０に弛みや皺が生じて、巻取コイル状に巻回された
ペーパーの品質が劣化する課題があった。

【００２５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ガイドローラへの抱き角度によってペーパーの張力
の変化による影響を無くし、安定した張力制御を可能と
する抄紙巻き取り張力制御装置を提供することを目的と
している。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の抄紙巻き取り張
力装置は、抄紙されたペーパーをロール状に巻回され、
この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラで案
内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装置に
おいて、ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパー
を巻き戻す巻戻コイルの径を検出する巻戻コイル径検出
手段と、前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイ
ドローラのペーパーの最小抱き角度を設定するガイドロ
ーラ抱き角度設定手段と、前記巻戻コイル径検出手段で
検出された巻戻コイル径の現在値と、前記ガイドローラ
抱き角度設定手段の最小抱き角度とから前記ガイドロー
ラの現在ペーパー抱き角度を算出するガイドローラ抱き
角度演算手段と、前記ガイドローラ抱き角度演算手段で
算出された現在ペーパー抱き角度から前記ガイドローラ
の位置を制御する位置制御信号を生成出力する位置制御
信号出力手段と、前記位置制御信号出力手段からのガイ
ドローラの位置を制御する位置制御信号の基で前記ガイ
ドローラの位置を制御するサーボトライバー手段と、を
具備したことを特徴としている。

【００２７】また、本発明の抄紙巻き取り張力装置のサ
ーボドライバー手段は、前記サーボドライバー手段は、
前記ガイドローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現
在値信号を生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信
号出力手段からのガイドローラの位置制御信号とを比較
する比較手段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾ
ルバー手段からの現在位置信号と前記位置制御信号出力
手段からの位置制御信号との差に応じて、前記ガイドロ
ーラの位置を制御するドライバー手段とからなることを
特徴としている。

【００２８】本発明の抄紙巻き取り張力装置により、巻
戻コイル径の変化に伴うガイドローラへの抱き角度によ
ってペーパーの巻き取り張力の変化を、巻戻コイル径の
変化に対してガイドローラの抱き角度を制御すること
で、巻き取り張力を一定にすることができた。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
抄紙巻き取り機の張力制御装置の構成を示すブロック図
である。

【００３０】前記数式１で示したように、ガイドローラ
２４における巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２
との関係からガイドローラ２４を通過する際の巻き取り
側張力Ｆ２は、数式２となる。

【００３１】

【数２】Ｆ２＝Ｆ１×１／ε^μθ＝Ｆ１×ε^ーμθ＝Ｆ
１×ε^ーＫμθ ただし、ガイドローラ２４の抱き角度θは、巻き戻しロ
ーラ２１の径Ｄに比例するために、θ∝Ｄ＝ＫＤ（Ｋは
比例定数）とする。なお、摩擦係数μは、ペーパー２０
の紙質によって変化するので、その都度設定するものと
する。

【００３２】この抄紙巻き取り機の巻き戻し側張力Ｆ１
は、一定であると、巻き取り側張力Ｆ２は、抱き角度θ
が大きくなればなるほど、つまり、巻戻コイル２１の径
Ｄが大きけば大きいほどＦ２》Ｆ１となる。

【００３３】従って、巻き戻しコイル２１の径Ｄの最小
値Ｄｍｉｎの時の抱き角度θ０とし、この抱き角度θ０
を基準値として巻戻コイル２１の径Ｄの最大値Ｄｍａｘ
まで連続的にガイドローラ２４の機械的位置を制御すれ
ば巻き取り側張力Ｆ２を一定にすることができる。

【００３４】本発明者は、この点に着目してなされたも
ので、本発明の抄紙巻き取り機の張力制御装置は、図１
に示すように、前記アンワインダーモータ２２の回転駆
動を検出し、パルス信号を発信するアンワインダーパル
ス発振器２と、巻戻コイル２１の径Ｄを設定する巻戻コ
イル径設定器３と、前記アンワインダーパルス発振器２
と巻戻コイル径設定器３から供給された情報を基にガイ
ドローラ２４の位置を調節制御する信号を生成するプロ
グラマブルなシーケンスコントローラからなる張力制御
装置１と、この張力制御装置１からの制御信号と前記ガ
イドローラ２４の現在位置を検出するレゾルバー９から
の位置信号とを比較する比較器１０と、この比較器１０
の比較出力を増幅するサーボアンプ７と、このサーボア
ンプ７の出力で前記ガイドローラ２４の位置を調節制御
するドライバー８からなっている。

【００３５】前記張力制御装置１は、前記アンワインダ
ーパルス発振器２からのパルス信号の基で、巻戻コイル
２１の現在の径Ｄｎｏｗを算出するコイル径検出部４
と、前記巻戻コイル径設定器３で設定された巻戻コイル
２１の径Ｄの初期値Ｄｉと最小値Ｄｍｉｎの時のガイド
ローラ２４の抱き角度θ（θ∝Ｄ＝ＫＤ）を算出する抱
き角度θ演算部５と、この抱き角度θ演算部１５で算出
された抱き角度θの初期値Ｄｉと最小値Ｄｍｉｎと前記
コイル径検出部４で検出算出された現在の巻戻コイル２
１の径Ｄｎｏｗとからガイドローラ２４の現在抱き角度
θｎｏｗを演算算出する現在抱き角度（θーθｍｉｎ）
演算部６と、この現在抱き角度演算部６で演算算出され
た現在抱き角度を基にガイドローラ２４の位置を制御す
る位置制御信号を生成する位置制御信号出力回路７から
なっている。

【００３６】このような構成の抄紙巻き取り張力制御装
置において、初めに、巻戻コイル径設定器３から巻戻コ
イル２１の最小値径Ｄｍｉｎを設定し、この最小値径Ｄ
ｍｉｎに相当するガイドローラ２４の抱き角度θｍｉｎ
になるようにガイドローラ２４の位置とレゾルバー９の
位置検出信号を設定する。

【００３７】次に、巻き戻しコイル径設定部３から巻戻
コイル２１の径の初期値Ｄｉが設定され、その初期値Ｄ
ｉが設定された時点のガイドローラ２４の抱き角度θｉ
を抱き角度検出部４で求めて、この巻戻コイル２１の径
の初期値Ｄｉとガイドローラ２４の初期抱き角度θｉを
基に現在抱き角度演算部６で現在抱き角度θｎｏｗ＝θ
ｉ−θｍｉｎを求め、この現在抱き角度（θｉ−θｍｉ
ｎ）によるガイドローラ位置制御信号を位置制御信号出
力回路７で生成して、比較回路１０とサーボアンプ７を
介して、ドライバー８に供給され、ガイドローラ２４の
位置が調節される。

【００３８】このような状態で巻き戻し駆動されると、
レゾルバー９は、ガイドローラ２４の現在値を検出し、
その現在位置検出信号を比較回路１０にフィードバック
信号θｆｂを出力する。

【００３９】比較回路１０では、前記張力制御装置１の
位置制御信号出力回路７からの現在抱き角度（θｉ−θ
ｍｉｎ）と前記レゾルバー９からのフィードバック信号
θｆｂとの差がゼロ［（θｉ−θｍｉｎ）−θｆｂ＝
０］となるようにサーボアンプ７を介して、ドライバー
８でガイドローラ２４の位置を調節制御する。

【００４０】つまり、巻き戻し駆動運転時には、現在の
巻戻コイル２１の現在形Ｄｎｏｗに相当するガイドロー
ラ２４の現在の抱き角度θｎｏｗ（θｎｏｗ−θｍｉ
ｎ）になるようにガイドローラ２４の位置調節が行わ
れ、巻戻コイル２１の径Ｄの変化に対応してガイドロー
ラ２４の抱き角度θが一定になるように、ガイドローラ
２４の位置調節が行われることで、巻取コイル２６に巻
き取られるペーパー２０の張力が一定に保持される。

【００４１】なお、前記張力制御装置１は、マイクロプ
ロセッサからなり、コイル径検出部４乃至位置制御信号
出力回路７は、それぞれの機能毎のシーケンス処理プロ
グラムの基で処理されるものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明により、巻戻コイルから巻き戻さ
れ、ガイドローラを介して、巻取コイル状の巻き取る際
に、巻戻コイル径の変動に対して、ガイドローラの位置
調節を行い、ガイドローラと接触するペーパーの抱き角
度を常時一定になるようすることで、巻き取り張力一定
で巻取コイルにペーパーを均一に巻き取ることができ、
巻き取り品位が向上する効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る抄紙記巻き取り張力制御装置の一
実施形態の構成を示すブロック図。

【図２】従来の抄紙巻き取り装置の構成を示すブロック
図。

【図３】従来の抄紙巻き取り装置に用いられている張力
制御装置の構成を示すブロック図。

【図４】従来の抄紙巻き取り装置におけるガイドローラ
の抱き角度を説明する説明図。

【図５】従来の抄紙巻き取り装置の問題点を説明する説
明図。

【符号の説明】

１…張力制御装置 ２…アンワインダーパルス発振器 ３…巻戻コイル径設定器 ４…コイル径検出回路 ５…ガイドローラの抱き角度演算回路 ６…現在の抱き角度演算回路 ７…ガイドローラ位置制御信号出力回路 ８…サーボアンプ ９…ドライバー １０…レゾルバー ２０…紙（ペーパー） ２１…巻戻コイル ２２…アンワインダーモータ ２４…ガイドローラ ２５…ワインダードラム ２６…巻取コイル ２７…ガイドローラモータ ２８…ガイドローラモータ速度制御装置 ２９…ガイドローラ速度検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抄紙されたペーパーをロール状に巻回さ
   れ、この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラ
   で案内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装
   置において、 ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパーを巻き戻
   す巻戻コイルの径を検出する巻戻コイル径検出手段と、 前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイドローラ
   のペーパーの最小抱き角度を設定するガイドローラ抱き
   角度設定手段と、 前記巻戻コイル径検出手段で検出された巻戻コイル径の
   現在値と、前記ガイドローラ抱き角度設定手段の最小抱
   き角度とから前記ガイドローラの現在ペーパー抱き角度
   を算出するガイドローラ抱き角度演算手段と、 前記ガイドローラ抱き角度演算手段で算出された現在ペ
   ーパー抱き角度から前記ガイドローラの位置を制御する
   位置制御信号を生成出力する位置制御信号出力手段と、 前記位置制御信号出力手段からのガイドローラの位置を
   制御する位置制御信号の基で前記ガイドローラの位置を
   制御するサーボトライバー手段と、 を具備したことを特徴とする抄紙巻き取り張力制御装
   置。
2. 【請求項２】前記サーボドライバー手段は、前記ガイド
   ローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現在値信号を
   生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信号出力手段
   からのガイドローラの位置制御信号とを比較する比較手
   段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾルバー手段
   からの現在位置信号と前記位置制御信号出力手段からの
   位置制御信号との差に応じて、前記ガイドローラの位置
   を制御するドライバー手段とからなることを特徴とする
   請求項１記載の抄紙巻き取り張力制御装置。