JP2004123295A - ウェブ供給装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は１．停電時にもウェブの張力を設定値に維持でき、２．構造が単純で製造原価が安く、保守点検、修理が容易なウェブ張力制御装置を有するウェブ供給装置、及びその制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】巻取紙２を制動する空気ブレーキ装置１４に、停電時に圧縮空気を供給する副空気配管１６ｂに、電空変換器１２と遮断弁２４とを配置し、あらかじめ副空気配管１６ｂに、巻取紙２の状態に応じた空気圧を保持しておき、停電停止時には空気溜１３に保持しておいた空気圧を、遮断弁２４を閉じて圧力変化無くブレーキ装置１４に供給し、ウェブ１が弛んだり、張り過ぎたりしないように巻取紙２を安定的に制動する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェブ張力制御装置を有するウェブ供給装置、及びその制御方法に関するものである。特に輪転印刷機の給紙部、巻取紙装着装置における巻取紙からのウェブ供給に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の給紙機の正面図である。輪転印刷機の給紙機は、第４図に示すように、ウェブを巻き取った巻取紙の支持部と、巻取紙から巻出したウェブを印刷ユニットへ送るインフィード部から成る。
ここで、「巻取紙」とは巻き取られて「ロール」を形成したウェブを表す。
図４において、４４はスタンド、４は支持軸で、スタンド４４に回転可能に支持されている。５はアームで、支持軸４に所定の間隔で支持されている。７はチャック（ローリングセンタ）で、それぞれ、アーム５の端部に回転及び摺動可能に支持されている。４６はパウダブレーキで、アーム５に支持され、チャック７に制動力を与えるように、伝動手段（図示せず）を介してチャック７に接続されている。２は巻取紙で、チャックに支持されている。１はウェブで、巻取紙２から巻出される。
４５はフレーム、２３はガイドローラで、フレーム４５に回転可能に支持されている。４０はインフィードローラで、フレーム４５に回転可能に支持され、モータ（図示せず）で回転駆動される。４１はニップローラで、フレーム４５に揺動可能に支持されたアーム４２に、回転可能に支持されている。４３はエンコーダで、インフィードローラ４０に結合されている。
【０００３】
巻取紙２から巻出されたウェブ１は、ガイドローラ２３及びインフィードローラ４０に沿って走行し、印刷ユニットに供給される。このとき、ウェブ１の供給速度は、インフィードローラ４０の回転速度で設定され、ウェブ１の張力は、パウダブレーキ４６のブレーキ力で設定される。
この、パウダブレーキ４６は、給紙機に供給される巻取紙２の直径、ウェブ１の張力の平均的な大きさに基づいて、その容量が選定されている。
一方、印刷物の多様化により、輪転印刷機で印刷される印刷紙も、紙や合成樹脂製のフィルム等、その材質が多様化し、厚さ等も多様化している。
【０００４】
このような状況で、輪転印刷機の運転中に、何等かのトラブルが発生し、各印刷ユニットが急停止した場合、給紙機も印刷ユニットに合せて急停止させることが必要となる。このため、印刷ユニットの急停止信号を、給紙機のパウダブレーキ４６に与え、パウダブレーキ４６に高ブレーキ力を発生させて、巻取紙２の回転を停止させていた。
【０００５】
しかし、巻取紙２の慣性モーメントが、パウダブレーキ４６のブレーキ力より大きいと、印刷ユニットが停止しても巻取紙２が停止しきれずに、ウェブ１を巻出すため、ウェブ１がガイドローラ２３やインフィードローラ４０に巻きつき、断紙することがあった。また、巻取紙２の慣性モーメントが小さく、印刷ユニットが停止する前に、巻取紙２が停止した場合、ウェブ１の張力が大きくなって断紙することがあった。
このように、ウェブ１が断紙すると、印刷を再開する場合、各印刷ユニットに紙通し作業を行わなければならず、作業性が大幅に低下することとなるという問題がある。
【０００６】
このため、特許文献１では改良を行って、巻取紙２の巻径及び材質に応じてブレーキ力を発生させ、ウェブを断紙させることなく、巻取紙２の回転を停止させるようにするための工夫がなされた。図３は従来の巻取紙の停止装置の構成を示すブロック線図である。
すなわち、図３において、巻取紙２を支持するチャックにエアブレーキ１７を設け、前記チャックとインフィードローラ１０の回転速度の差から巻取紙２の巻径を算出する巻径演算装置４９と、巻取紙２の材質を選択するモード切替装置２０と、巻取紙の巻径と材質により、前記エアブレーキ１７に供給すべき圧縮空気の圧力を設定する制御装置２０と、この制御装置２０の指令に基づいて、コンプレッサ１５から供給される圧縮空気の圧力を減圧する電空変換器２２と、この電空変換器２２とエアブレーキ１７の間の配管路の開閉を行う電磁弁２４とを設ける構成とし、巻取紙２を停止させるためのエアブレーキ１７に供給する圧縮空気圧を、巻取紙２の巻径と材質から求め、その時々の巻径の変化に合せて電空変換器２２で調整し、印刷ユニットで急停止信号が発振されたら、電磁弁２４を作動させ、圧力調整された圧縮空気をエアブレーキ１７に供給して、巻取紙２の回転を停止させるようにした。
【０００７】
【特許文献１】特許第２８１６７６２号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の装置では、停電時、または電源回路の切断時等の電源異常時において、巻取り紙の張力を維持することができない。すなわち、電源異常時には電磁弁２４は作動することなく、電源異常発生前の状態のままとなるため、エアブレーキ１７に圧縮空気を供給することができなくなり、巻取紙の回転を急停止させることができない。
また、仮にエアブレーキに圧縮空気を供給することができたとしても、電源異常時には電空変換機２２も作動せず、配管内の圧縮空気の圧力を調整することができないため、エアブレーキ１７によって巻き取り紙の巻径、材質に対応させて巻取紙を急停止させることができない。したがって、上述の従来の装置では、電源異常時において、印刷紙が弛んだり、張り過ぎたりして、断紙に至ることとなる。
【０００９】
本発明はこれらの問題を改善すべく、１．停電時を含む電源異常時にもウェブの張力を設定値に正確に維持でき、２．構造が単純で製造原価が安く、保守点検、修理が容易なウェブ張力制御装置を有するウェブ供給装置、及びその制御方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェブのロールを制動してウェブの張力を制御する流体圧ブレーキ装置と、該流体圧ブレーキ装置に駆動用流体を供給する常用・非常用の２系統の配管と、該常用配管に設置された第一の駆動用流体圧調整手段と、前記常用配管と前記非常用配管とを切り替える切り替え弁とを備えたウェブ供給装置において、前記非常用配管に設置された第二の駆動用流体圧調整手段と、電源異常時に前記非常用配管の圧力を保持する圧力保持手段とを有し、前記切り替え弁は電源異常時に前記常用配管と前記非常用配管とを自動的に切り替えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るウェブ張力制御装置を有するウェブ供給装置は上記の構成を持つので、通常運転時には、第一の流体制御手段により圧力を制御された駆動用流体を常用配管からブレーキ装置に供給して、ウェブのロールを制動、制御し、ウェブの張力を所定の値に維持する。非常用配管は切り替え弁により、ブレーキ装置とは連通していないが、非常用配管内の駆動用流体の圧力は、第二の流体調整手段で常時変化するロールの状態に合わせて非常停止用に制御されている。
電源異常時には、圧力保持手段が作動して、ブレーキ装置に供給する駆動用流体の圧力が変化することのないようにするとともに、切り替え弁が自動的に動作し、非常用配管とブレーキ装置とを連通させて、非常用配管に保持しておいた駆動用流体をブレーキ装置に供給し、ウェブのロールを制動・停止させる。
ここでウェブとは、紙、布、樹脂フィルム、金属薄板、金属箔等の薄い長尺の加工材料のことである。
またここで、流体圧調整手段は、予め設定された値又は外部からの信号により演算した値で制御信号を発する制御部と、該制御信号によって配管内の流体圧を調整する機器を有する。
【００１２】
本発明は、前記非常用配管の前記圧力保持手段下流に流体溜を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の構成によれば、非常用配管の圧力保持手段下流に流体溜を設けたことで、流体溜内に駆動用流体を蓄積することができる。
すなわち、電源異常時に切替え弁が作動すると、非常用配管内の駆動用流体が切り替え弁からブレーキ装置へと流入するために非常用配管内の圧力が若干変動することとなるが、本発明は、非常用配管に流体溜を設けて駆動用流体を蓄積させていることから、電源異常時に非常用配管とブレーキ装置とを連通させても、駆動用流体の圧力の変動が抑制されることとなる。
【００１４】
本発明は、前記第二の駆動用流体圧調整手段は、前記非常用配管内の圧力を、前記常用配管内の圧力をもとに制御部で演算された目標圧力に調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明の構成によれば、第二の駆動用流体調整手段の制御部での演算が容易となる。
【００１６】
本発明は、ウェブのロールを制動することによりウェブの張力を制御する流体圧ブレーキ装置へ駆動流体を通常運転時に供給する常用配管内の圧力を調整し、前記流体圧ブレーキ装置へ駆動流体を電源異常時に供給する非常用配管内の圧力を、前記常用配管内の圧力をもとに演算した目標圧力に調整し、電源異常時には前記非常用配管の圧力を保持して、前記非常用配管と前記流体圧ブレーキ装置とを連通させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の制御方法によれば、非常時に、非常用配管内の設定圧力に保持されていた駆動用流体はブレーキ装置へと、その圧力をほとんど変化させずに供給されることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態であるウェブの張力制御装置を有する輪転機の給紙部に設備したロール装着装置の構成説明図である。
図中３はロール装着装置である。４はロール装着装置の主軸で、床上に立設した給紙フレーム（架台）に回転可能に軸支されている。５ａ、５ｂは主軸４に支持され、主軸４を中心として直径方向で対を成す一対のアームである。アーム５の先端部にはチャック（ローリングセンタ）７があり、予めウェブを巻き取って形成されたロール２を装着する。またアーム５ａ、５ｂは図示省略の旋回用モータを介して、主軸４を中心に任意の位相位置へ個別に旋回、先端に装着したロール２を所定の位置に設定することができる。８は前記アーム５に対し直角方向へ配設した支柱９の先端に軸支させたクロスローラである。またロール装着装置３は、他に３組のアームを配置させた形式の３本アーム型のロール装着装置もある（図示省略）。
ロール２を装着するアーム５先端のチャック（ローリングセンタ）７部の軸端にはエアブレーキ１４が設備されていて、ロール２の回転を制動する。エアブレーキ１４には、空気供給源であるコンプレッサ１５から、電空変換器１７をもつ常用空気配管１６ａ、もしくは電空変換器１２と遮断弁２４と空気溜１３をもつ非常用空気配管１６ｂのどちらか一方を通し、ブレーキエアが供給されるようになっている。常用配管１６ａと非常用配管１６ｂの切り替えは、停電や電源回路の断線等の電源異常により非通電消磁となった場合に自動的に切替わるスプリングターン式電磁弁１１により行われる。張力検出器１９はウェブ１の張力を検出する張力検出器であり、検出された張力の情報を制御部２０に送る。制御部２０は張力検出器１９で得られた張力の情報と、予め設定もしくはロール２の状態（回転速度、完成モーメント等）より演算された最適張力とをもとに、電空変換器１２、１９を制御する。
上記構造のもと、アーム５先端へ装着されたロール２のウェブ１はクロスローラ８を巻回し、種々のガイドローラ２３を経て図示省略のダンサローラ部を通り次工程の印刷部へ送り込まれるようになっている。
ここで、本実施の形態では、駆動用流体として空気を用いるが、他に油を用いることも可能である。
【００１９】
通常運転時には、非常用配管１６ｂは電磁弁１１により遮断され、ブレーキ装置１４には常用空気配管１６ａから圧縮空気が供給され、ウェブ１に張力を与えている。ウェブ１の張力は張力検出器１９により常時監視され、制御部２０に張力情報が送られる。情報を受け取った制御部２０は、設定された最適張力と検出されたウェブ張力を比較し、ウェブ張力を適正値に修正させるべく、常用配管１６ａの空気圧を必要に応じて増減させるよう、電空変換器１７に制御信号を送る。同時に非常用配管１６ｂの電空変換器１２には、電空変換器１７への制御信号を基準とし、急停止用に演算された制御信号を出力している。ここで、制御部２０は電空変換機１２、１７の両方を制御しているが、各々の電空変換器を制御する制御部を別個に設け、信号線で接続してもよい。
常用配管１６ａの電空変換器１７は、制御部２０から出力された制御信号によって自身に備えられた調整弁を作動させ、その弁開度によって常用配管１６ａの空気圧を制御する。その結果、ウェブの張力は設定張力に保たれる。非常用配管１６ｂの電空変換器１２は制御部２０から出力された急停止用に演算された制御信号によって、空気溜１３の圧縮空気を設定された圧力に保持させる。ここで電空変換器１７によって制御される空気圧は、常時変化するロール２の状態（回転速度、慣性モーメント等）を考慮して制御部２０にて設定されるため、同様に空気溜１３に保持される圧縮空気の空気圧も、常時変化するロール２の状態に対応して、ウェブの張力を適正値に維持したままロール２の回転を急停止できる圧力とすることができる。
【００２０】
電源異常時には、ロール２の回転を急停止させるために、ブレーキ空気圧を増加させる必要がある。電源異常時には電磁弁１１により常用配管１６ａが遮断され、非常用配管１６ｂとブレーキ装置１４とが連通する。これと同時に、もしくはやや早く、圧力保持手段、具体的には、非通電消磁によって自動的に遮断するスプリングターン式の電磁遮断弁２４が作動し、ブレーキ装置１４までの管路を閉とし、コンプレッサ側からの高圧空気の流入、電空変換器からの空気洩れによる圧力変化を防ぐ。ここで、遮断弁２４は電空変換機１２と空気溜１３の間に設置されている。
すなわち、電源異常時には、非常用配管１６ｂにある急停止用の圧縮空気が、電磁弁１１の空気供給口１８ｂを介して、ほとんど圧力が変動することなく供給される。この圧縮空気によりブレーキ装置１４が駆動されるので、ウェブ１の張力を適正な範囲に保ったまま、ロール２の回転を停止させることができる。
【００２１】
空気溜１３は、特に設置せずとも非常用配管内の駆動流体のみで、十分に電源異常時の急停止において、ウェブ張力を適正な範囲に保つことが可能であるが、互いに内部の圧縮空気の圧力が異なる非常用配管１６ｂとブレーキ装置１４とを連通させたときに、ブレーキ装置１４に供給される非常用空気に若干の圧力変動が起きるため、この圧力変動を最小限にするために設けることが好適である。
つまり、電源異常時に切替え弁が作動すると、非常用配管内の圧縮空気が切り替え弁からブレーキ装置へと流入するために非常用配管内の圧力が若干変動することとなるが、非常用配管に空気溜１３を設けて圧縮空気を蓄積させていることから、電源異常時に非常用配管とブレーキ装置とを連通させても、圧縮空気の圧力は設定した圧力からほとんど変化することはない。よって、非常時にウェブ１のロール２を停止させる場合に、ウェブの張力をいっそう正確に設定値に維持することができるのである。
なお、空気溜１３の容量は印刷機仕様により異なるが、例えば新聞輪転機では通常３〜８リッター程度好ましくは５リッター程度が使用される。
また、空気溜を設置することにより、非常用配管を短くすることも可能である。
【００２２】
図２は、本発明に係る張力制御装置の機能説明図であり、通常の運転時における通常ブレーキ圧を実線で、非常用ブレーキ圧を破線で示している。ロール２の慣性モーメントは、ウェブ１の消費に伴って減少していく、また印刷部でのウェブの消費も一定とは限らず、ロール２の運動エネルギーは常時変化する。
通常運転時にウェブ１の張力を適切に維持する通常ブレーキ圧は、常時変化するロールの運動エネルギーに対応したものであるので、通常ブレーキ圧にもとづいて非常用ブレーキ圧を設定することで、電源異常時にもウェブ１の張力を適切に維持することができる。ここで、慣性モーメントはロール２の径と重量（または材質）を、図示しない検出器により検出することで求められ、運動エネルギーは慣性モーメントと図示しない検出器により検出したロール２の回転数より求められる。
本設定は、その他の機械的要因も考慮し曲線、あるいは直線と曲線の組合せで設定する事も可能である。
【００２３】
したがって、電源異常時にも、ロール２の状態に対応したブレーキ圧を設定し供給する事ができるため、ウェブ１が弛んだり、張り過ぎたりして断紙に至る現象がなくなるよう、ウェブ１の張力を適切に維持できる。また同トラブルに関連する事後作業が不要になる。
また、ロールの状態を直接反映できるウェブの張力制御によって、停電時にウェブの張力を適切に維持できる。
さらにまた、ブレーキ装置が一つで済み、コストが低減できると共に、保守点検、修理が容易になる。
【００２４】
本実施の形態では、流体圧ブレーキの駆動流体として空気を利用したが、この場合、駆動流体が漏れ出した場合にも、製品、機器を汚すおそれが無いという利点で好適である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、電源異常時でも、非常用配管とブレーキ装置とを連通させて、非常用配管に保持しておいた駆動用流体をブレーキ装置に供給する。同時に圧力保持手段が、ブレーキ装置に供給する駆動用流体の圧力が変化することのないように作動して、ウェブのロールを制動・停止させることができる。
非常用配管内の駆動用流体は、第二の駆動用流体調整手段によって、常時変化するウェブのロールの状態に合わせてあらかじめ圧力が設定されているから、非常時に、ウェブの張力を設定値に維持することができる。
また常用、非常用で別個のブレーキは必要なく、構造が単純で製造原価が安く、保守点検、修理が容易である。
【００２６】
また、本発明では、非常用配管に流体溜を設けても良い。電源異常時に切替え弁が作動すると、非常用配管内の駆動用流体が切り替え弁からブレーキ装置へと流入するために非常用配管内の圧力が若干変動することとなるが、非常用配管に流体溜を設けて駆動用流体を蓄積させれば、電源異常時に非常用配管とブレーキ装置とを連通させても、駆動用流体の圧力は設定した圧力から変動することはない。よって非常時にウェブのロールを停止させる場合に、ウェブの張力をいっそう正確に設定値に維持することができる。
【００２７】
さらに本発明では、非常用配管の圧力を常用配管の圧力を基に設定することができる。
通常運転時には、流体圧ブレーキ装置に第一の駆動用流体調整手段で圧力を制御された圧縮流体が常用配管から供給され、張力検出器で検出されるウェブの張力が所定の値になるように、ウェブロールの回転を制動、制御する。
この制動力はロールの状態に依存するものであるので、電源異常時にはこの制動力（制御）をもとに、急停止に対応した駆動流体の圧力を制御部によって容易に算出し、第二の駆動用流体調整手段により、非常用配管内の駆動用流体の圧力を、急停止用の圧力に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるウェブの張力制御装置を有する輪転機の給紙部に設備した巻取紙装着装置の構成説明図。
【図２】本発明にかかる張力制御装置の機能説明図。
【図３】従来の巻取紙の停止装置の構成を示すブロック線図である。
【図４】従来の給紙機の正面図である。
【符号の説明】
１…ウェブ
２…ロール（巻取紙）
４…主軸
１０…減圧弁
１１…電磁弁
１２…電空変換器
１３…空気溜
１４…空気ブレーキ
１５…コンプレッサ
１６ａ…常用配管
１６ｂ…非常用配管
１７…電空変換器
１８…空気供給口
１９…張力検出器
２０…制御部
２３…ガイドローラ
２４…遮断弁
４０…インフィードローラ
４１…ニップローラ
４２…アーム
４３…エンコーダ
４４…スタンド
４５…フレーム
４６…パウダブレーキ
４８…エンコーダ
４９…巻径演算装置
５０…モード切換装置

Claims (4)

1. ウェブのロールを制動してウェブの張力を制御する流体圧ブレーキ装置と、
   該流体圧ブレーキ装置に駆動用流体を供給する常用系統と非常用系統の２系統の配管と、
   該常用配管に設置された第一の駆動用流体圧調整手段と、
   前記常用配管と前記非常用配管とを切り替える切り替え弁と
   を備えたウェブ供給装置において、
   前記非常用配管に設置された第二の駆動用流体圧調整手段と、
   電源異常時に前記非常用配管の圧力を保持する圧力保持手段とを有し、
   前記切り替え弁は電源異常時に前記常用配管と前記非常用配管とを自動的に切り替える
   ことを特徴とするウェブ供給装置。
2. 前記非常用配管の前記圧力保持手段の下流に流体溜を備えることを特徴とする請求項１記載のウェブ供給装置。
3. 前記第二の駆動用流体圧調整手段は、前記非常用配管内の圧力を、前記常用配管内の圧力をもとに制御部で演算された目標圧力に調整することを特徴とする請求項１又は２記載のウェブ供給装置。
4. ウェブのロールを制動することによりウェブの張力を制御する流体圧ブレーキ装置へ駆動流体を通常運転時に供給する常用配管内の圧力を調整し、
   前記流体圧ブレーキ装置へ駆動流体を電源異常時に供給する非常用配管内の圧力を、前記常用配管内の圧力をもとに演算した目標圧力に調整し、
   電源異常時には前記非常用配管の圧力を保持して、前記非常用配管と前記流体圧ブレーキ装置とを連通させるウェブ供給装置の制御方法。

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