JP2567147B2 - リワインダ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はリワインダ制御装置に関するものである。

（従来の技術） 第２図に従来のリワインダ制御装置を示す。このリワ
インダ制御装置は、アンワインダ２に巻かれたシート材
１を中間ロール６を介して巻取ロール３に巻取るリワイ
ンダ設備に用いられ、制御回路20,30及び40を備えてい
る。アンワインダ２は電動機８によって駆動され、巻取
りロール３はリアドラム４とフロントドラム５によって
駆動される。又、リアドラム４とフロントドラム５は各
々電動機10と11によって駆動され、中間ロール６は電動
機９によって駆動される。なお、中間ロール６と巻取り
ロール３の間にシート材１の張力を検出するための張力
検出ロール７が設けられている。そして、この張力検出
ロール７からの信号に基づいて張力検出器60によってシ
ート材１に作用している張力Ｔが検出される。

制御回路20は、張力基準設定器21と、慣性補償回路22
と、加算器23と、張力制御器24と、電流制御器25と、電
力変換器26とを備えており、電動機８を制御する。この
制御回路20においては、張力基準設定器21によって設定
されるシート材１の張力基準と、張力検出器60によって
検出される張力Ｔの検出値との偏差すなわち張力偏差が
加算器23によって求められる。一方、アンワインダ２自
体の慣性による張力誤差が慣性補償回路22によって求め
られる。すると、この張力誤差と、加算器23の出力であ
る張力の偏差が零となる電流制御信号が張力制御器24か
ら出力され、この電流制御信号に基づいて電流制御器25
によって電力変換器26を介して電動機８が制御される。

一方、制御回路30は、速度基準信号発生回路31と、加
算器32と、速度制御器33と、電流制御器34,36と、電力
変換器35,37とを備えており、電動機10及び11を制御す
る。この制御回路30においては、所定の速度パターンに
基づいた、リアドラム４及びフロントドラム５の巻取速
度の基準、すなわち巻取りロール３の速度基準が速度基
準信号発生回路31から出力される。そして、この巻取速
度基準と、速度検出器70によって検出される電動機10の
回転速度との速度偏差が加算器32において演算され、こ
の速度偏差が零となる電流制御信号が速度制御器33から
出力される。すると、この電流制御信号に基づいて、電
流制御器34によって電力変換器35を介して電動機10が制
御され、上記制御指令に基づいて電流制御器36によって
電力変換器37を介して電動機11が制御される。これによ
りシート材１が一定の速度で巻取られる。

又、制御回路50は、垂下量設定器51と、加算器52,53
と、速度制御器54と、電流制御器55と、電力変換器56と
を備えており、中間ロール６を駆動する電動機９の速度
を制御する。この制御回路50においては、速度基準信号
発生回路31の出力と垂下量設定器51の出力との差、すな
わち中間ロール６の速度基準が加算器52によって演算さ
れる。そして、この速度基準と、速度検出器80によって
検出される電動機９の実速度との速度偏差が加算器53に
おいて演算される。すると、この演算された速度偏差が
零となる電流制御信号が速度制御器54から出力され、こ
の電流制御信号に基づいて電流制御器55によって電力変
換器56を介して電動機９が制御される。ここで、垂下量
設定器51は速度制御器54の出力信号を分圧して適当なレ
ベル変換を行うものであって、速度制御器54の出力信
号、すなわち、中間ロールの負荷の増大に応じて、中間
ロール６の速度基準を低下させるように作用する。従っ
て、垂下量設定器51によって電動機９の垂下特性が実現
される。この垂下特性を実現させる目的は、中間ロール
６とシート材１との間に速度差がある場合に中間ロール
６の速度を調整することにあり、例えば中間ロール６の
速度がシート材１の搬送速度よりも速い場合は電動機９
の負荷が増大するので中間ロール６の速度基準を低下さ
せてシート材１の速度とバランスするように制御するも
のである。

（発明が解決しようとする課題） このような従来のリワインダ制御装置においては、巻
取りロール３の加減速時に張力変動が大きいという問題
がある。このことを次に説明する。

中間ロール６と巻取りロール３に速度差があるとシー
ト材１の張力に変動が生じる。中間ロール６と巻取りロ
ール３の速度差をΔｖ、シート材１のヤング率をＹとす
ると速度差によってシート材１に生じる単位幅当たりの
張力誤差ΔＴは ΔＴ＝Ｙ・∫Δvdt ……（１） となり、アンワインダ張力T₁とワインダ張力T₂にΔＴの
差が生じる。ΔＴが小さい間は問題ないが、ΔＴが摩擦
力より大きくなると中間ロール６とシート材１がすべり
始める。このときの張力誤差ΔＴ′は、中間ロール６と
シート材１の速度差をΔｖ′、動摩擦係数をμ、シート
材１が中間ロール６に接している面積をＡとすると ΔＴ′＝Δｖ′・μ・Ａ ……（２） となる。

一方、中間ロール６と巻取りロール３の速度は、制御
誤差ならびに速度応答のちがいにより差を生じる。特に
加減速中は、速度応答のちがいにより、速度差が大きく
なる。巻取りロール３の速度制御系の開ループ一巡伝達
関数Ｇは と表わされる。ここでＳはラプラス演算子、Ｋはゲイン
定数、T₁は速度制御増幅器54の時定数、T₂は電流制御系
の時定数、Ｊは巻取りロール３とこの巻取りロール３を
駆動する回転系の合計慣性モーメントである。巻取りロ
ール３の慣性モーメントは、ロール径が大きくなるに従
い増加する。この為、（３）式の一巡伝達関数のゲイン
はロール径の増加にともない低下するので、速度応答は
遅くなる。又巻取りロール３の慣性モーメントはシート
材１の密度、幅によっても変化するので、シート材１の
品種の違いによっても速度応答は変化する。これに対し
中間ロール６の慣性モーメントは常に一定であるので、
速度応答は変化しない。この為、巻取りロール３のコイ
ル径あるいは品種の違いにより、中間ロール６と巻取り
ロール３の速度応答に差が生じ、速度基準を変化させた
とき、目標速度に到達するまでの時間に差が生じ、中間
ロール６と巻取りロール３間に速度差が発生する。そし
て速度差が発生すると、まず（１）式に従い張力誤差が
増大していき、極大点に達して摩擦力を上回るとロール
６とシート材１がすべり初め、張力誤差は（２）式に従
う値に下がる。したがって（１）式の領域における張力
誤差を低減することが重要となる。

従来のリワインダ制御装置では、中間ロール６と巻取
りロール３に速度差が生じると、（１）式に従い張力誤
差が発生し、この分中間ロールの負荷が増減するが、中
間ロール６は速度制御をしている為、負荷の増減は、速
度制御器54の出力である電流制御信号の増減になるの
で、電流制御信号の増減分だけ、垂下量を調整すること
により、中間ロール６の速度を巻取りロール３の速度に
合うように補償しようとするものである。しかしなが
ら、（１）式から判るように、張力誤差は速度差の積分
値になるので、同一の張力誤差でもプロセスの状況によ
り、速度差のレベルは異なる。また、シート材１の品種
によりヤング率が異なるので、やはり張力誤差と速度差
の関係は一定とはならない。すなわち垂下量の最適値は
プロセスの条件に依存するので、従来ある条件下で垂下
量の調整を行なっても、条件が変化すると最適値から外
れ、張力変動が大きくなってしまうという欠点があっ
た。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであっ
て、プロセスの条件に依存せず、中間ロールの影響によ
る張力変動を可及的に抑制することのできるリワインダ
制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明によるリワインダ制御装置は、リアドラム及び
フロントドラムによって巻取りロールを駆動することに
より、アンワインダに巻かれているシート材を中間ロー
ルを介して前記巻取りロールに巻取るリワインダ設備に
おいて、シート材の張力が所定値となるようにアンワイ
ンダを駆動する電動機を介して制御する張力制御手段
と、巻取りロールの速度が速度基準となるようにリアド
ラム及びフロントドラムを駆動する電動機を介して制御
する速度制御手段と、速度基準に基づいて中間ロールの
加減速トルクを演算する加減速トルク演算手段と、速度
基準に基づいて中間ロールのメカロストルクを演算する
メカロストルク演算手段と、中間ロールを駆動する電動
機のトルクが加減速トルクとメカロストルクとの和とな
るように制御するトルク制御手段とを備えていることを
特徴とする。

（作 用） このように構成された本発明のリワインダ制御装置に
よれば、中間ロールを駆動する電動機のトルクが中間ロ
ールの演算された加減速トルクとメカロストルクとの和
となるようにトルク制御手段によって制御される。これ
により、シート材の走行に影響を及ぼすことなくシート
材のリワインドが可能となり、張力変動を可及的に抑制
することができる。

（実施例） 第１図に、本発明によるリワインダ制御装置の一実施
例の構成を示す。この実施例のリワインダ制御装置は、
第２図に示す従来のリワインダ制御装置において、中間
ロール６を駆動する電動機９を制御する制御回路50の代
りに制御回路40を設けたものである。この制御回路40
は、加減速トルク演算回路41と、メカロストルク演算回
路42と、加算器43と、電流制御器44と、電力変換器45と
を有している。加減速トルク演算回路41は、速度基準信
号発生回路31の出力である巻取りロール３の速度基準信
号を微分し、この微分した値に中間ロール６の慣性モー
メントを乗じることによって中間ロール６の加減速トル
クを演算する。メカロストルク演算回路42は、中間ロー
ル６のメカロスが一般的にロール速度の関数となるので
例えば関数発生器を備えることにより、速度基準信号発
生回路31の出力である巻取りロール３の速度基準信号に
基づいて中間ロール６のメカロストルクを演算する。そ
してこのようにして演算された中間ロール６の加減速ト
ルクとメカロストルクは加算器43において加算され、こ
の和すなわち補償トルクが電流制御器44に送られる。す
ると、中間ロール６の駆動トルクが演算された補償トル
クとなるように、電流制御器44によって電動機９が電力
変換器45を介して制御される。

なお、アンワインダ２を駆動する電動機８は従来の装
置と同様に制御回路20によって制御され、リアドラム４
及びフロントドラム５を駆動する電動機10及び11は従来
の装置と同様に制御回路30によって制御される。

このように中間ロール６の加減速（慣性）トルクとメ
カロストルクにより中間ロール６を駆動することによ
り、シート材１の走行に影響を与えることがないので、
本実施例のリワインダ制御装置によって張力変動を小さ
くすることができる。また調整に関して言えば、従来の
制御装置ではシート材１を通し、加減速をして、中間ロ
ール６の垂下量を調整していた。又巻取りロール３のコ
イル径、シート材１の材質によっても調整値が異なるた
め、色々な巻取りロールをのせ、上記調整を繰返し、最
適値をしぼり込まなければならない為、非常に手間がか
かり、熟練を要していた。しかし本実施例によれば、シ
ート材１を通すことなく、中間ロール６を単独で加減速
により、調整ができるので、プロセスの条件に依存せず
正確かつ簡単に調整できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、中間ロールが慣
性トルクとメカロストルクとの和である補償トルクによ
って駆動することにより、シート材の走行に影響を与え
ることがなくなるので、中間ロールと巻取りロールの速
度差に起因して発生していた張力変動をプロセスの条件
に依存せずに可及的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリワインダ制御装置の一実施例の
構成を示すブロック図、第２図は従来のリワインダ制御
装置の構成を示すブロック図である。 １……シート材、２……アンワインダ、３……巻取ロー
ル、４……リアドラム、５……フロントドラム、６……
中間ロール、8,9,10,11……電動機、20,30……制御回
路、21……張力基準設定器、22……慣性補償回路、24…
…張力制御器、25,34,36,44……電流制御器、26,35,37,
45……電力変換器、31……速度基準信号発生回路、41…
…加減速トルク演算回路、42……メカロストルク演算回
路、60……張力検出器、70……速度検出器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リアドラム及びフロントドラムによって巻
   取りロールを駆動することにより、アンワインダに巻か
   れているシート材を中間ロールを介して前記巻取りロー
   ルに巻取るリワインダ設備において、 前記シート材の張力が所定値となるように前記アンワイ
   ンダを駆動する電動機を介して制御する張力制御手段
   と、 前記巻取りロールの速度が速度基準となるように前記リ
   アドラム及びフロントドラムを駆動する電動機を介して
   制御する速度制御手段と、 前記速度基準に基づいて前記中間ロールの加減速トルク
   を演算する加減速トルク演算手段と、 前記速度基準に基づいて前記中間ロールのメカロストル
   クを演算するメカロストルク演算手段と、 前記中間ロールを駆動する電動機のトルクが前記加減速
   トルクとメカロストルクとの和となるように制御するト
   ルク制御手段と を備えていることを特徴とするリワインダ制御装置。