JP2003246520A - 抄紙巻き取り張力制御装置 - Google Patents

抄紙巻き取り張力制御装置

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JP2003246520A
JP2003246520A JP2002051789A JP2002051789A JP2003246520A JP 2003246520 A JP2003246520 A JP 2003246520A JP 2002051789 A JP2002051789 A JP 2002051789A JP 2002051789 A JP2002051789 A JP 2002051789A JP 2003246520 A JP2003246520 A JP 2003246520A
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Koichi Takabe
好一 高部
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Toshiba Eng Co Ltd
東芝エンジニアリング株式会社
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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課題があっ
た。 【解決手段】 巻戻コイル21を巻き戻し駆動させるア
ンワインダーモータ22と、巻戻コイル21から巻き戻
したペーパーをロール状に巻き取る巻取コイル26と、
巻戻コイル21と巻取コイル26との間のペーパーの搬
送路上に設けられたガイドローラ24と、ガイドローラ
24とペーパーとの摩擦係数と、巻戻コイル21の径と
を基にアンワインダーモータ22の駆動を制御し、巻き
戻されるペーパーの張力を制御する張力制御装置23か
らなる抄紙巻き取り張力装置。

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3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4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5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×εμθ 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6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し、こ
の巻回されたペーパーを巻き戻し、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
に巻回し、そのペーパーを巻き戻す巻戻コイルを巻き戻
し駆動させるアンワインダーモータ手段と、前記巻戻コ
イルから巻き戻したペーパーをロール状に巻き取り巻回
する巻取コイル手段と、前記アンワインダーモータ手段
で巻き戻し駆動される巻戻コイルと巻取コイル手段との
間のペーパーの搬送路上に設けられたガイドローラ手段
と、前記ガイドローラ手段と前記ペーパーとの摩擦係数
と、前記巻戻コイルからペーパーが巻き戻されるにつれ
て変化する巻戻コイル径とを基に前記アンワインダーモ
ータ手段の駆動を制御し、前記巻戻コイルから巻き戻さ
れるペーパーの張力を制御する張力制御手段と、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張
力制御手段は、前記アンワインダーモータ手段の回転駆
動速度から巻戻コイル径を算出するコイル径検出手段
と、このコイル径検出手段で検出されたコイル径からペ
ーパーの前記ガイドローラへの抱き角度を演算する抱き
角度演算手段と、この抱き角度演算手段で演算された抱
き角度と前記ペーパーの摩擦係数から張力補正函数を算
出する函数算出手段と、この函数算出手段で算出された
張力補正函数で前記巻戻コイルから巻き戻されるペーパ
ーの張力を制御するために前記アンワインダーモータ手
段の駆動を制御する制御値を演算するモータ制御手段と
からなることを特徴としている。
【0028】さらに、本発明の抄紙巻き取り張力装置の
張力制御手段は、シーケンスプロセッサからなり、前記
アンワインダーモータ手段の回転駆動速度から巻戻コイ
ル径を算出するコイル径検出手段と前記巻戻コイル径か
ら前記ガイドロールの抱き角度を演算する抱き角度演算
手段、ガイドロールの抱き角度とペーパーの摩擦係数か
ら前記ペーパーの補正函数を算出する函数算出手段、及
び前記張力補正函数から前記アンワインダーモータ手段
の駆動を制御する制御値を演算するモータ制御手段のシ
ーケンスプログラムを有していることを特徴としてい
る。
【0029】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
変化に対して巻戻コイルの駆動制御することで、巻き取
り張力を一定にすることができた。
【0030】
【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、図2は本発明に係る抄紙巻き取り機の張力制御装置
による巻戻コイル径と張力の関係を説明する説明図であ
る。
【0031】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。
【0032】
【数2】F2=F1×1/εμθ=F1×εーμθ=F
1×εーKμD 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)となり、上記ガイドローラの抱き角度θと摩
擦係数μの関係は、εーμθ=εーKμDとなる。ただ
し、摩擦係数μは、ペーパー20の紙質によって変化す
る。
【0033】つまり、巻き取り側張力F2を一定に制御
するには、巻き戻しコイル21の径Dの変化に対して、
上記εーμθ∝εーKμDを巻き戻し側張力F1に乗じ
ることで実現できることになる。
【0034】本発明者は、この点に着目してなされたも
ので、図1に示すように、抄紙巻き取り機の張力制御装
置11と、前記アンダーワインダーモータ22の回転駆
動を検出するアンダーワインダーパルス発振器12と、
紙質によって変化する摩擦係数μを設定可能とする摩擦
係数μ設定器13とからなっている。
【0035】張力制御装置11は、前記アンワインダー
パルス発振器12からのパルス信号の基で、巻戻コイル
21の径Dを算出するコイル径検出回路14と、このコ
イル径検出回路14で算出された巻戻コイル径Dを基に
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演算回路15と、この抱き角度θ演算回
路15で算出された抱き角度θと前記摩擦係数μ設定器
13で設定された紙質に応じて設定された摩擦係数μと
を乗じてμθ=KμDを算出する掛け算回路16と、こ
の掛け算回路16で算出された抱き角度Dと摩擦係数μ
の乗算値を基に指数εを算出する函数演算器17と、前
記ワインダーモータ22の回転駆動電流から公知の技術
で求めた巻き戻し側張力F1の基準値を設定する張力基
準回路18と、この張力基準回路18で設定された巻き
戻し側張力F1に前記函数演算器17で算出した指数ε
ーKμDとの積F1×εーKμDを算出する掛け算回路
19と、この掛け算回路19で算出した積F1×ε
ーKμDは、巻き取り側張力F2となるため、この巻き
取り側張力F2=F1×εーKμDに相当する値の電圧
値に換算するスケーリング処理ルーチン20とからな
り、このスケーリング処理ルーチン20で換算した電圧
値で前記張力制御装置23を介して、アンワインダーモ
ータ22を制御するようになっている。
【0036】つまり、張力制御装置11で巻き戻しコイ
ル21の径Dの変化によりガイドロール24の抱き角度
θによる巻き取り側張力F2の変動を、図2に示すよう
に、巻戻コイル21の径Dの変化に応じてアンワインダ
ーモータ22を駆動制御して、巻き戻し側張力F1の基
準値を制御することで、ペーパー20は、巻取コイル2
6に均一の張力で巻き取られるようになる。
【0037】なお、前記張力制御装置11は、マイクロ
プロセッサからなり、コイル径検出回路14乃至スケー
リング処理ルーチン20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。
【0038】
【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、巻戻コイル径とガイドローラへ抱き角度の変動に応
じて、巻き戻し側張力を制御することで、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】本発明に係る抄紙巻き取り張力制御装置の巻戻
コイル径と張力基準値の関係を説明する説明図。
【図3】従来の抄紙巻き取り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5】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6】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】 11…抄紙巻き取り張力制御装置 12…アンワインダーパルス発振器 13…摩擦係数設定器 14…コイル径検出回路 15…ガイドローラの抱き角度演算回路 16…掛け算器 17…函数演算器 18…張力基準回路 19…掛け算器 20…スケーリング処理ルーチン 21…巻戻コイル 22…アンワインダーモータ 23…張力制御装置 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 30…張力検出器

Claims (3)

    【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し、
    この巻回されたペーパーを巻き戻し、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し、そのペーパーを巻き戻す
    巻戻コイルを巻き戻し駆動させるアンワインダーモータ
    手段と、 前記巻戻コイルから巻き戻したペーパーをロール状に巻
    き取り巻回する巻取コイル手段と、 前記アンワインダーモータ手段で巻き戻し駆動される巻
    戻コイルと巻取コイル手段との間のペーパーの搬送路上
    に設けられたガイドローラ手段と、 前記ガイドローラ手段と前記ペーパーとの摩擦係数と、
    前記巻戻コイルからペーパーが巻き戻されるにつれて変
    化する巻戻コイル径とを基に前記アンワインダーモータ
    手段の駆動を制御し、前記巻戻コイルから巻き戻される
    ペーパーの張力を制御する張力制御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】前記張力制御手段は、前記アンワインダー
    モータ手段の回転駆動速度から巻戻コイル径を算出する
    コイル径検出手段と、このコイル径検出手段で検出され
    たコイル径からペーパーの前記ガイドローラへの抱き角
    度を演算する抱き角度演算手段と、この抱き角度演算手
    段で演算された抱き角度と前記ペーパーの摩擦係数から
    張力補正函数を算出する函数算出手段と、この函数算出
    手段で算出された張力補正函数で前記巻戻コイルから巻
    き戻されるペーパーの張力を制御するために前記アンワ
    インダーモータ手段の駆動を制御する制御値を演算する
    モータ制御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。
  3. 【請求項3】前記張力制御手段は、シーケンスプロセッ
    サからなり、前記アンワインダーモータ手段の回転駆動
    速度から巻戻コイル径を算出するコイル径検出手段と前
    記巻戻コイル径から前記ガイドロールの抱き角度を演算
    する抱き角度演算手段、ガイドロールの抱き角度とペー
    パーの摩擦係数から前記ペーパーの補正函数を算出する
    函数算出手段、及び前記張力補正函数から前記アンワイ
    ンダーモータ手段の駆動を制御する制御値を演算するモ
    ータ制御手段のシーケンスプログラムを有していること
    を特徴とする請求項1記載の抄紙巻き取り張力装置。
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