JP2005022810A

JP2005022810A - ロール駆動制御装置

Info

Publication number: JP2005022810A
Application number: JP2003189610A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kakita; 裕次柿田; Masahiko Nagaoka; 雅彦長岡
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】生産銘柄毎に生産条件が銘柄情報ファイル化されている、複数の延伸ロールを持つ設備において、ライン速度を生産の途中で調整し変更することは、被延伸物が切断する可能性が高く、非常に困難であった。
【解決手段】複数のロールを駆動させて延伸する設備において、目標とするライン速度と現在のライン速度との偏差に応じて、定められた移行時間に従って延伸倍率を維持しながらライン速度変更をする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙、不織布、フィルム、繊維等の延伸を行う製造プロセスにおいて、各ロールを定められた延伸倍率で回転数（速度）制御する駆動制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に紙、不織布、フィルム、繊維等の製造プロセスでは、複数のロールを駆動させ、基準ロールに対して前後ロールを決められた速度倍率で回転させて延伸する。各ロールはオーブンと呼ばれる加熱装置内に配置され、加熱量と延伸倍率により厚さ、径、強度、伸度等の品質特性が決定する。生産を始める初期では各ロールを比較的低速で回転する通紙（生産品目によっては通膜とか通糸）速度とし、オーブン入口から各ロールを通す。そして最終ロールから次工程の巻取り装置にまで至れば、生産速度まで定められた移行時間に従ってライン速度を上昇させる。この速度移行段階では、各ロール速度について延伸倍率を維持しながら加速または減速させることが必要である。すなわち、各ロール間での延伸倍率が規定値以上であったり、規定値以下であったりすると、速度移行中にオーブン内で破断することになる。オーブン内で破断すると、一旦通紙速度までライン速度を下げて、紙、不織布、フィルム、繊維等の製品を除去し、オーブン温度設定の再調整が必要となり多大な生産ロスとなってしまう。このために、上記の製造プロセスではオーブン内の延伸工程での各ロールの速度移行は、生産性に影響する重要な操作となる。
【０００３】
従来のロール駆動制御では、主幹制御装置に速度設定値を供給するマスタ速度設定器と、このマスタ速度設定器からの速度基準信号を速度基準値に置き換えるためのマスタ基準速度発生器と、上記速度基準値に基づいてモータ及びロールを駆動させる駆動制御装置とからなり、上記速度基準値に速度上昇値を加算させるための速度上昇関数を設け、生産を行なう銘柄に対応する通紙速度等の情報を現在生産中の銘柄名とともに登録し表示する方法が提案されている。この方法では、銘柄名と通紙速度、生産速度、速度移行時間等の条件を予め設定しておく（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、実際の製造プロセスにおいては、銘柄名と上記の諸条件がいつも変更ないということがあり得ない。同じ製造プロセスで同じ条件であっても破断することがあり、ここが生産性向上の最大の問題である。原料の成分、混合比率、不純物の程度、オーブン内温度分布、エアバランス等が破断要因となっている。例えば銘柄Ａの生産速度が５００ｍ／ｍｉｎであるとしても、その速度では破断が多発する場合があり、ライン速度を少し落として５００ｍ／ｍｉｎ以下で生産することがある。従来の方法では、例えば、ライン速度を５００ｍ／ｍｉｎから４９５ｍ／ｍｉｎに下げるような微調整をする場合、銘柄情報ファイルにない速度への移行は速度移行時間の概念がないために速度移行中は全ロールの延伸倍率を維持できない。すなわち、基準ロールの速度を変更すると製造ラインで破断してしまう。また、手動にて全ロールの速度を下げる方法もあるが、この場合全ロールの延伸倍率を維持しながら手動にて操作することは実際できない。いずれも破断する。他の方法として、銘柄Ａの生産速度設定を登録画面にて変更するか、または銘柄Ａ−１として別名のファイルにて記憶させることが考えられる。しかし、前者の場合、銘柄Ａの生産速度が都度変更になるが、速度移行時間を決められないので生産中はオンライン変更できない。後者の場合、オンライン変更不可に加えて、銘柄Ａに類する設定ファイルが多数存在し、銘柄設定をどれにすればよいのか不明確になる。いずれも銘柄名の管理が困難になり、次回の同じ銘柄の生産現場での操作性は非常に悪くなる。類似ファイル名で銘柄が増加し、銘柄選択時に混乱する危険が多分にある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１８８９５号公報（第２−３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、任意に目標とするライン速度に対して、現在のライン速度との偏差に応じて、移行時間が定まり延伸倍率を維持しながらライン速度変更を可能とするロール駆動制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すわなち、本発明は、
（１）複数のロールを駆動させて延伸する設備において、目標とするライン速度と現在のライン速度との偏差に応じて、定められた移行時間に従って延伸倍率を維持しながらライン速度変更をするロール駆動制御装置。
（２）生産速度の情報と関連づけた銘柄名の登録をせず、生産速度と延伸倍率を設定して速度移行するロール駆動制御装置。
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明のロール駆動制御装置は例えば紙、不織布、フィルム、繊維等の製造プロセスにおいて、複数のロールを駆動させ、基準ロールに対して前後ロールを決められた速度倍率で回転させて延伸する場合に用いる。
【００１０】
ロールの直径や駆動機構など所定の条件に対して予めロール周速と回転数の関係を速度演算・指令部で設定しておく。速度演算・指令部からモータ駆動装置へ速度指令信号が出され、モータは指定回転数で駆動する。回転検出器によって実速度がモータ駆動装置へフィードバックされ速度補正制御を行う。
【００１１】
ロール駆動モータはインバータ専用モータ、誘導電動機、同期電動機、直流電動機、サーボモータなどが使用できるが、速度制御性向上の面からインバータ専用モータが好適に用いられる。
【００１２】
ロールの周速はパルスジェネレータ（ＰＧ）、タコジェネレータ（ＴＧ）、ロータリーエンコーダ（ＲＥ）などの回転検出器が使用できるが、速度検出分解能が良い面からＰＧが好適に用いられる。
【００１３】
モータ駆動装置はトランジスタ（ＩＧＢＴ）インバータ、サイリスタレオナード、サーボアンプなどが使用できるが、速度制御性向上の面からトランジスタインバータが好適に用いられる。インバータの制御モードはＶ／Ｆ制御であってもベクトル制御であっても構わない。
【００１４】
速度演算・指令部は、パソコン、ＣＰＵボード基板、プログラマブルコントローラ（シーケンサ）などがあり特に制限するものではないが、モータ駆動装置との接続が容易なプログラマブルコントローラ（シーケンサ）が好ましい。
【００１５】
操作部は、操作スイッチ・設定器・表示灯・計器の組み合わせやフラットパネルディスプレイ（タッチパネル）などが使用でき、特に制限はないが、拡張性・操作性および美観性向上の面からフラットパネルディスプレイ（タッチパネル）が好適に用いられる。
【００１６】
速度演算・指令部では、基準となるロールの速度に対して、各ロールの速度をどの速度倍率で回転駆動させるのか予め速度プロフィールにより決定しておく。生産初期は各ロールを低回転数で駆動して全ロールへ通紙を行う。通紙速度は銘柄に応じて基準ロール速度で設定する。通紙完了後、紙、不織布、フィルム、繊維等の延伸の対象となるプロセスの状態を見て、速度移行開始指令により基準ロールを規定速度にまで上昇させる。この規定速度への上昇は１回の操作で生産速度にまで到達させる場合もあるし、数回に分けて徐々に上昇させていく場合もある。これは破断するかどうか延伸状態を見てオペレータが決定する。速度を下降させる場合も同様に操作する。
【００１７】
この速度上昇に伴う増減速割合は、｜（目標値−現在値）｜／移行時間の式で計算する。これは単位時間当りの回転数の増減である。例えば、基準ロールの現在値が２０ｍ／ｍｉｎであり、目標値を８０ｍ／ｍｉｎ、移行時間を６０秒とすれば、（８０−２０）／６０＝１（ｍ／ｍｉｎ）／ｓが１秒当りのライン速度増分になる。この速度偏差（目標値−現在値）と移行時間の決定は過去の破断状況から判断して行われ、事前に設定しておく。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明するが、何ら実施例により限定されるものではない。なお、図の中で同一または相当部分には同一符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
（実施例１）
【００１９】
図１は、本発明におけるロール駆動制御装置のブロック構成図の一形態を示す図である。
【００２０】
図１において、駆動モータ１に対してカップリングやベルトにて駆動ロール２を連結して回転する。駆動モータ１は、安川電機製ＦＥＫ−ＩＭ（出力５．５ｋＷ、極数４Ｐ、定格回転数１７５０ｒ／ｍ）を使用した。駆動ロール２（ロール径０．２ｍ、バフ研磨仕上げ）には回転検出器３を取り付け、実回転数を検出して速度信号としてモータ駆動装置４にフィードバックし訂正動作を行う。回転検出器３はサムタク製ＬＭＡ−６０ＢＭ−Ｓ１６４Ｙ（６００Ｐ／Ｒ）、モータ駆動装置はインバータ（安川電機製ＶＳ−６１６Ｇ５）を用い、ベクトル制御モードで運転した。モータ駆動装置４へは、速度演算・指令部５からデジタル信号により速度指令を出す。速度指令は通信、デジタルまたはアナログ信号など任意の信号形態で良い。操作部６では、各ロールの運転／停止、速度設定、速度移行開始、延伸倍率設定、速度移行時間設定、現在速度表示を行い、速度演算・指令部５と接続する。速度演算・指令部５はプログラマブルコントローラ（安川電機製ＣＰ−３１７ＣＰＵ）を、操作部６は、タッチパネル（デジタル社製ＧＰ２６００）を使用した。
【００２１】
図２は、本発明における延伸倍率を保つ速度移行を示す図である。
【００２２】
図２において、基準ロールＲ１のライン速度６０ｍ／ｍｉｎ、Ｒ２ロールのライン速度１８０ｍ／ｍｉｎが現在値であるとする。この場合、延伸倍率ＤＲはＤＲ＝１８０／６０＝３．０００である。ここから目標値としてＲ２＝３６０ｍ／ｍｉｎまで増速する場合を考える。速度移行時間が５０秒と設定した時に、この途中経過において（速度移行中）も延伸倍率が一定であれば、紙、不織布、フィルム、繊維等の延伸の対象となるプロセスで破断することがない。延伸倍率が所定より大きくなると後工程の速度が速く引っ張る形になって破断する。逆に延伸倍率が所定より小さくなると後工程の速度が遅くなり緩む形になってそれが前工程のロールなどに巻き付き破断する。このように延伸プロセスでは延伸倍率を一定に保つことが重要となる。図２では、例えば速度移行開始１０秒後には、Ｒ１のライン速度は７２ｍ／ｍｉｎにまで上昇している。この時Ｒ２のライン速度は２１６ｍ／ｍｉｎである。この時点の延伸倍率ＤＲはＤＲ＝２１６／７２＝３．０００であり、速度移行開始時点と同じである。１０秒から５０秒までどの時点においても同様に延伸倍率はＤＲ＝３．０００を維持し、延伸倍率が保たれることから破断する恐れが少ない。
【００２３】
図３は、本発明における速度偏差と移行時間の一例を示す図である。
【００２４】
図３において、速度偏差（｜目標値−現在値｜）が小さいほど移行時間を短く設定しておく。増速と減速の場合があるので、速度偏差は絶対値をとる。これらの速度移行時間設定は操作部で行う。速度設定と移行時間は任意に決定すればよいが、速度偏差に対して移行時間は機械的能力を超えて短く設定することはできない。
【００２５】
図４は、本発明における操作部の画面仕様の一例を示す図である。
【００２６】
図４において、基準ロールの速度設定と、延伸倍率の設定を行い、速度移行開始キーの押下で速度移行する。他ロールは予め定めておいた計算式によって算出された図示しない速度設定値で回転するように操作部で決めている。
【００２７】
（実施例２）
図５は、実施例１における速度検出器の取り付けを駆動ロールではなく、駆動モータに施した場合のロール駆動制御装置のブロック構成を示す図である。駆動モータに回転検出器を直結している場合が多く、簡単に機器構成ができる。上記以外の作用は実施例１と同様である。
【００２８】
（実施例３）
図６は、実施例１における各駆動ロールの速度倍率設定を速度演算・指令部５でなく、外部に取り付けた倍率器７で設定する場合のロール駆動制御装置のブロック構成を示す図である。速度倍率を倍率器７というハード機器で設定すること以外は実施例１と同様の動作である。
【００２９】
（比較例）
図７は、従来技術におけるロール駆動制御装置の画面表示内容を示す図である。
【００３０】
図７における比較例では、銘柄毎に銘柄名、第一速度（通紙速度）、第二速度（生産速度）、上昇関数タイマー、下降関数タイマーという銘柄情報を登録しておく。例えば、銘柄１で第二速度（生産速度）は一つの値に定義されているために、生産中の微調整はできない。第二速度を変更しようとすれば、生産停止中に銘柄１の第二速度（生産速度）を変更するか、別銘柄名で銘柄１と類似した第二速度を登録しなければならない。しかしながら、この作業を行うと膨大な銘柄ファイルが存在し、生産現場での操作性は非常に悪くなる。このように工程管理は煩雑となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のロール駆動制御装置は、生産速度と延伸倍率を設定して操作するので、任意に目標とするライン速度に対して、現在のライン速度との偏差に応じて、移行時間が定まり延伸倍率を維持しながらライン速度変更が可能である。このために、工程条件の作りこみ、試運転調整時、工程トラブル時など生産速度の微調整が必要な場合、延伸倍率を維持するので、紙、不織布、フィルム、繊維等の製造プロセスにおける破断の恐れが非常に少ない。また、複雑な銘柄情報管理が不要であり、非定常作業においても柔軟なロール駆動制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるロール駆動制御装置のブロック構成図の一形態を示す図である。
【符号の説明】
１駆動モータ
２駆動ロール
３速度検出器
４モータ駆動装置
５速度演算・指令部
６操作部
【図２】本発明における延伸倍率を保つ速度移行を示す図である。
【図３】本発明における速度偏差と移行時間の一例を示す図である。
【図４】本発明における操作部の画面仕様の一例を示す図である。
【図５】実施例２におけるロール駆動制御装置のブロック構成を示す図である。
【図６】実施例３におけるロール駆動制御装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
７倍率器
【図７】従来技術におけるロール駆動制御装置の画面表示内容を示す図である。

Claims

複数のロールを駆動させて延伸する設備において、目標とするライン速度と現在のライン速度との偏差に応じて、定められた移行時間に従って延伸倍率を維持しながらライン速度変更をすることを特徴とするロール駆動制御装置。
生産速度の情報と関連づけた銘柄名の登録をせず、生産速度と延伸倍率を設定して速度移行することを特徴とするロール駆動制御装置。