JP2010013211A

JP2010013211A - ダンサシステム

Info

Publication number: JP2010013211A
Application number: JP2008172743A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ogawa; 智浩小川; Daisuke Hirayama; 大介平山
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: JP5047891B2

Abstract

【課題】本発明は、搬送されるシートの張力を精度良く制御することができるダンサシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】このダンサシステム１は、ダンサローラ７を付勢するピストンロッド１１と、ピストンロッド１１のピストン１２を収容するシリンダ１３と、ピストンロッドを非接触で支持する非接触型軸受１２ａとを有するアクチュエータ１５を備え、非接触型軸受１２ａによってピストンロッド１１が非接触で支持されているので、シリンダ１３内の流体の圧力を調整するサーボ弁１６によって、流体がピストン１２に加える押圧力すなわちダンサローラ７に対するピストンロッド１１の付勢力を高精度に調整することができる。このことは、ピストンロッド１１による付勢力を安定且つ高精度で制御することを可能とするので、シート２の張力を精度良く制御することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、シート材のコータ装置や印刷機等に利用されるダンサシステムに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−２１２４０６号公報がある。この公報に記載されたダンサ制御装置は、搬送されるシート材と、シート材の張力を調整するダンサローラと、ダンサローラに圧力を加える加圧手段と、ダンサローラの位置を検出する位置検出手段と、ダンサローラが所定の基準位置からずれた場合において、ダンサローラを基準位置に戻す間にダンサローラにかかる移動慣性力を算出する演算手段と、演算手段の算出した移動慣性力に基づき加圧手段の圧力を調整することで、ダンサローラの位置を基準位置に戻す圧力調整手段とを備えている。このダンサ制御装置では、ダンサローラを基準位置に戻す際に、ダンサローラの移動慣性力に基づいてダンサローラに加える圧力を調整することで、ダンサローラを基準位置に戻す間におけるシート材の張力の変動を抑えることが可能となる。
特開２００３−２１２４０６号公報

ところで、前述したようなダンサ制御装置における加圧手段としては、耐久性等の理由から、ダンサローラに圧力を加えるピストンロッドと、ピストンロッドのピストンを収容すると共に、潤滑油等を介してピストンロッドを摺動可能に支持するシリンダとを有するピストン式のアクチュエータが採用される。しかしながら、このようなアクチュエータを採用すると、ダンサローラを基準位置に戻すにあたり、ピストンロッドとシリンダとの間に生じる摩擦抵抗によって、ピストンロッドがダンサローラに加える圧力が不規則に変動されるため、ダンサローラを安定して移動させることが困難となり、シート材の張力が不安定になるという問題があった。また、ダンサローラの位置に基づいて、圧力調整を行うため、圧力調整の応答が遅く、その精度も低くなってしまう。

本発明は、搬送されるシートの張力を精度良く制御することができるダンサシステムを提供することを目的とする。

本発明は、搬送されるシートの張力を調整するダンサローラを有するダンサシステムであって、ダンサローラを付勢するピストンロッドと、ピストンロッドのピストンを収容すると共に、ピストンロッドの往復動をガイドするシリンダと、シリンダに設けられると共に、ピストンロッドを非接触で支持する非接触型軸受とを有するアクチュエータと、アクチュエータに流体を供給する流体源と、流体の圧力を調整するサーボ弁と、圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段によって検出された流体の圧力からピストンロッドの付勢力を算出する付勢力演算手段と、付勢力演算手段が算出したピストンロッドの付勢力に基づいて、サーボ弁を制御するサーボ弁制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明のダンサシステムによれば、非接触型軸受によってピストンロッドが非接触で支持されているので、シリンダ内の流体の圧力を調整するサーボ弁によって、流体がピストンに加える押圧力、すなわちダンサローラに対するピストンロッドの付勢力を高精度に調整することができる。このことは、ピストンロッドによる付勢力を安定且つ高精度で制御することを可能にするので、シートの張力を精度良く制御することができる。さらに、ピストンロッドによる付勢力を流体の圧力から精度良く算出することができるので、算出した付勢力の値を用いてピストンロッドによる付勢力をフィードバック制御することで、ピストンロッドによる付勢力をより精度良く制御することが可能となり、シートの張力制御の精度向上が図られる。また、本発明のダンサシステムにおいては、従来のようにダンサローラの位置ではなく、流体の圧力に基づいてシートの張力を制御することで、張力制御における応答速度の向上が図られ、精密な張力制御が実現される。

また、付勢力演算手段は、ダンサローラと、ピストンロッドと、ピストンとのうち少なくとも一つの重量の鉛直成分に基づいて、ピストンロッドの付勢力を算出すると好適である。この場合、ダンサローラに対するピストンロッドの付勢力をより精度良く算出することができるので、ピストンロッドによる付勢力をより精度良く制御することが可能となる。

本発明によれば、搬送されるシートの張力を精度良く制御することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るダンサシステムの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、ダンサシステム１は、樹脂や紙等からなるシート２を搬送する巻き取り機械に組み込まれて、搬送されるシート２の張力を調整するものである。

ダンサシステム１は、巻取り機械の２対の搬送ローラ３，４の間に配置された補助ローラ３，４を備えている。各補助ローラ５，６は、シート２の表面側と接触すると共に、搬送されるシート２との摩擦によってフリーに回転される。補助ローラ５，６の間には、シート２の裏面側と接触する円柱状のダンサローラ７が配置され、ダンサローラ７は、アクチュエータユニット１０によってシート２をシート２の搬送方向Ａと略直交する方向で持ち上げるように付勢している。

このダンサシステム１は、搬送ローラ３及び搬送ローラ４によって搬送されるシート２を所定の張力に保つもので、補助ローラ５，６と、アクチュエータユニット１０によって付勢されるダンサローラ７との協働により、シート２に張力が加えられ、アクチュエータユニット１０の付勢力を適宜制御することで、搬送ローラ３と搬送ローラ４との間で急激に変動するシート２の張力の調整を行っている。

図２に示すように、アクチュエータユニット１０は、エアアクチュエータ１５と、エアアクチュエータ１５に供給される空気の圧力を調整するスプール型のサーボ弁１６と、エアアクチュエータ１５内の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１７，１８とを備えている。アクチュエータユニット１０としては、例えば、住友重機械メカトロニクス株式会社製のＡｉｒｓｏｎｉｃ（商標名）がある。

エアアクチュエータ１５は、ダンサローラ７を支持するピストンロッド１１と、ピストンロッド１１の一端に設けられたピストン１２を収容するシリンダ１３とを有している。なお、アクチュエータユニット１０は、ダンサローラ７に連結されたピストンロッド１１を有し、ピストンロッド１１の先端部には、ダンサローラ７の両側から突出する軸部７ａを挟むように形成されたコの字状の連結部１１ａが設けられている（図１参照）。

シリンダ１３内には、ピストン１２に隔てられた第１の圧力室１３ａ及び第２の圧力室１３ｂが形成されている。ピストンロッド１１の先端側に位置する第１の圧力室１３ａには、シリンダ１３内に形成された第１の流路１３ｃを通じて空圧源（流体源）１９から圧縮空気が供給され、第１の流路１３ｃは、シリンダ１３に併設されたサーボ弁１６にも接続されている。

さらに、サーボ弁１６は、シリンダ１３内に形成された第２の流路１３ｄを通じてシリンダ１３側に位置する第２の圧力室１３ｂと連通している。サーボ弁１６は、第２の流路１３ｄを介して、第２の圧力室１３ｂ内の圧力を調整している。また、第１の圧力室１３ａ内の圧力は、第１の流路１３ｃを介して、空圧源１９によりほぼ一定に保たれている。

また、ピストンロッド１１のピストン１２の両端部には、第１の圧力室１３ａ及び第２の圧力室１３ｂ内の圧縮空気が導入される複数の軸受溝（非接触型軸受）１２ａが周方向で互いに離間して設けられている。

このエアアクチュエータ１５では、第１の圧力室１３ａ内の圧縮空気をピストンロッド１１の外側面に沿ってピストンロッド１１の先端側に排出すると共に、ピストン１２の軸受溝１２ａ内にシリンダ１３内の圧縮空気を流入させている。これによって、ピストンロッド１１及びピストン１２をシリンダ１３の内壁から浮かせることで、ピストンロッド１１及びピストン１２を、シリンダ１３内において非接触で滑動させることができる。また、第１の圧力室１３ａ及び第２の圧力室１３ｂ内の圧力は、それぞれ圧力センサ１７，１８によって常時検出している。

このように、ダンサシステム１では、圧縮空気によってピストンロッド１１及びピストン１２を非接触で滑動させるエアアクチュエータ１５を採用している。従って、ピストンロッド１１及びピストン１２の往復動に伴う摩擦抵抗がほとんど生じず、サーボ弁１６によってピストン１２に加えられる押圧力を高精度に調整することが可能となる。これにより、ダンサシステム１では、ダンサローラ７に対する付勢力Ｆを安定且つ高精度で調整することを可能にしているので、搬送されるシート２の張力を精度良く制御することができる。

図３に示すように、ダンサシステム１は、アクチュエータユニット１０の制御を行うためのドライバ２０を有している。ドライバ２０は、付勢力演算部（付勢力演算手段）２１と、荷重制御演算部２２と、サーボ弁制御部（サーボ弁制御手段）２３とを有し、アクチュエータユニット１０のサーボ弁１６及び圧力センサ１７，１８と電気的に接続されている。

付勢力演算部２１は、圧力センサ１７が検出した第１の圧力室１３ａ内の圧力Ｐ１と、圧力センサ１８が検出した第２の圧力室１３ｂ内の圧力Ｐ２とに基づいて、ダンサローラ７に対するピストンロッド１１による付勢力Ｆを算出する。付勢力演算部２１は、算出したピストンロッド１１による付勢力Ｆを付勢力信号として荷重制御演算部２２に送信する。

荷重制御演算部２２は、指令発生装置から入力された荷重指令と、付勢力演算部２１から送信された付勢力信号とに基づいて、ピストンロッド１１による付勢力が荷重指令に沿う値となるようにサーボ弁１６を制御するための演算処理を行う。荷重制御演算部２２は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部２３に送信する。サーボ弁制御部２３は、荷重制御演算部２２から送信されたサーボ弁制御信号に基づき、サーボ弁１６の制御を行う。

次に、ドライバ２０の動作について図３及び図４を参照して説明する。

図３及び図４に示すように、ダンサシステム１が起動されると、ドライバ２０の荷重制御演算部２２は、入力された荷重指令に基づき、サーボ弁１６を制御するための演算処理を行う（Ｓ１）。荷重制御演算部２２は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部２３に送信する。サーボ弁制御部２３は、荷重制御演算部２２から送信されたサーボ弁制御信号に基づいて、サーボ弁１６を制御する（Ｓ２）。

続いて、付勢力演算部２１は、圧力センサ１７，１８が検出した第１の圧力室１３ａ内の圧力Ｐ１と第２の圧力室１３ｂ内の圧力Ｐ２とに基づいて、ピストンロッド１１による付勢力Ｆを算出する（Ｓ３）。このとき、ピストンロッド１１による付勢力Ｆは、第１の圧力室１３ａ内の圧力Ｐ１と、第２の圧力室１３ｂ内の圧力Ｐ２と、第１の圧力室１３ａ側におけるピストン１２の受圧面積Ａ１と、第２の圧力室１３ｂ側におけるピストン１２の受圧面積Ａ２と、ダンサローラ７、ピストンロッド１１、ピストン１２の重量の鉛直成分に基づいて決定されたオフセット値Ｍとを用いて、以下の式により算出される（図３参照）。

付勢力演算部２１は、算出したピストンロッド１１による付勢力Ｆを付勢力信号として荷重制御演算部２２に送信する。荷重制御演算部２２は、付勢力演算部２１から送信された付勢力信号に基づき、付勢力演算部２１が算出するピストンロッド１１による付勢力Ｆが荷重指令に沿う値となるようにサーボ弁１６を制御するための演算処理を行う（Ｓ４）。

荷重制御演算部２２は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部２３に送信する。その後、ステップ２に戻り、サーボ制御部２３は、荷重制御演算部２２から送信されたサーボ弁制御信号に基づき、サーボ弁１６を制御する。

このようなダンサシステム１では、圧縮空気によってピストンロッド１１及びピストン１２を非接触で滑動させているので、摩擦抵抗の影響を含まない式（１）を用いて、精度良く付勢力Ｆ（図１参照）を算出することが可能となる。そして、算出した付勢力Ｆを用いて、予め入力された荷重指令に沿うように付勢力Ｆをフィードバック制御することで、付勢力Ｆをより精度良く制御することができ、シート２の張力制御の精度向上が図られる。

さらに、ダンサシステム１では、ダンサローラ７、ピストンロッド１１、ピストン１２の重量の鉛直成分に基づいて決定されたオフセット値Ｍを用いてピストンロッド１１による付勢力Ｆを算出している。これにより、ピストンロッド１１による付勢力Ｆをより精度良く算出することができるので、付勢力Ｆをより精度良く制御することが可能となる。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ダンサローラ７とピストンロッド１１との間には、ピストンロッド１１による付勢力をダンサローラ７に伝達可能なリンク機構等が設けられていても良い。この場合、オフセット値Ｍの値は、リンク機構等における力の伝達効率やリンク機構等の重量等を考慮して決定される。

また、流体源が供給する流体は、圧縮空気以外の気体や水や油などの流体であっても良く、非接触型軸受は、気体軸受以外の油潤滑などの流体軸受や磁気軸受等であっても良い。

また、このダンサシステム１は、巻き取り装置に限らず様々な機械に適用可能であり、シートに限らず線材の張力を調整するために用いられても良い。

また、オフセット値Ｍの値は、ダンサローラ７の重量の鉛直成分のみ、又はピストンロッド１１やピストン１２の重量の鉛直成分のみに基づいて決定されていても良い。

本発明に係るダンサシステムの一実施形態を示す側面図である。アクチュエータユニットを示す断面図である。アクチュエータユニットとドライバとを示すブロック図である。ドライバにおける制御フローである。

符号の説明

１…ダンサシステム、２…シート、３，４…搬送ローラ、５，６…補助ローラ、７…ダンサローラ、７ａ…軸部、１０…アクチュエータユニット、１１…ピストンロッド、１２…ピストン、１２ａ…軸受溝（非接触型軸受）、１３…シリンダ、１５…エアアクチュエータ、１６…サーボ弁、１７，１８…圧力センサ（圧力検出手段）、１９…空圧源（流体源）、２０…ドライバ、２１…付勢力演算部（付勢力演算手段）、２２…荷重制御演算部、２３…サーボ弁制御部（サーボ弁制御手段）、Ａ…搬送方向。

Claims

搬送されるシートの張力を調整するダンサローラを有するダンサシステムであって、
前記ダンサローラを付勢するピストンロッドと、前記ピストンロッドのピストンを収容すると共に、前記ピストンロッドの往復動をガイドするシリンダと、前記シリンダに設けられると共に、前記ピストンロッドを非接触で支持する非接触型軸受とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流体を供給する流体源と、
前記流体の圧力を調整するサーボ弁と、
前記圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出された前記流体の圧力から前記ピストンロッドの付勢力を算出する付勢力演算手段と、
前記付勢力演算手段が算出した前記ピストンロッドの前記付勢力に基づいて、前記サーボ弁を制御するサーボ弁制御手段とを備えていることを特徴とするダンサシステム。
前記付勢力演算手段は、前記ダンサローラと、前記ピストンロッドと、前記ピストンとのうち少なくとも一つの重量の鉛直成分に基づいて、前記ピストンロッドの前記付勢力を算出することを特徴とする請求項１記載のダンサシステム。