JP2789050B2 - 帯状シート分割巻取装置の巻取張力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、帯状シート分割巻取装置の巻取張力制御
装置に関する。

この巻取張力制御装置が適用される帯状シート分割巻
取装置は、幅の広い帯状シートを送り出しローラから送
り出し、スリッターによって複数条に分割しながら、そ
の分割により生じた幅の狭い帯状シートをフリクション
巻取軸の周りに巻き取るようにした形式のものである。

また上記フリクション巻取軸は、例えば、アメリカ合
衆国特許第4,218,029号公報、実開昭61−5845号公報等
に開示されているような形式の巻取軸である。即ち、こ
れらの巻取軸は、回転駆動される中心軸を備えており、
その中心軸の外周には、複数の巻芯または複数の巻芯支
持環が回転可能にはめてある。更に、この中心軸と共に
回転することができるように保持した摩擦部材と、この
摩擦部材を上記巻芯または巻芯支持環に押し付けて、両
者間に生じる摩擦力を調節するための摩擦力調節機構と
を備えている。そして巻取中、摩擦力調節機構の働きに
より摩擦部材は巻芯または巻芯支持環に押し付けられ
る。それによって中心軸から巻芯または巻芯支持環へ、
調節されたトルクが伝達するようになっている。

（従来の技術） 従来、上記形式の帯状シート分割巻取装置における巻
取張力制御装置としては、設定部に設定した巻取張力値
に基づきフリクション巻取軸の中心軸上の摩擦部材と巻
芯支持環または巻芯との摩擦力を調節して巻取張力を制
御するものがあった。

一方、フリクション巻取軸の中心軸は、巻芯または巻
芯支持環と摩擦部材とのスリップ分を考慮して、送り出
しローラによる帯状シート送り出し速度に相当する回転
速度より速い回転速度に調節して駆動していた。このよ
うな回転速度での駆動は、単に巻芯または巻芯支持環と
摩擦部材とのスリップしろを確保するためのものであ
り、巻取張力の大きさを直接調節するためのものではな
かった（例えば、特開昭61−18662号参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述した従来の帯状シート分割巻取装置の
巻取張力制御装置では、次のような問題が生じる。

即ち、近年、巻き取りの業界では、生産性向上等のた
めに帯状シートを、より大きな巻取半径の巻取ロールと
して巻き取ることが要求されようになっている。特に金
属板の分割巻き取りにおいては、装置の小型化、設備コ
ストの低減化の要求により、従来のような、巻取装置の
上流側にフープを設けておき、フープから巻取軸へ向か
う各々の分割帯状シートをパッドで摩擦制動して巻取張
力を制御する巻取方式に代えて、フリクション巻取軸に
よる巻取方式を採用することが必要となっている。

ところが、大きな巻取ロール半径となる巻き取りまた
は金属板の巻き取りのように巻取ロールの重量が大きく
なる場合、巻取ロール重量により、フリクション巻取軸
の中心軸と巻芯または巻芯支持環との摩擦力が大きくな
る。この摩擦力が大きくなると、摩擦部材と巻芯または
巻芯支持環との摩擦力を零に調節しても必要以上のトル
クが巻芯に生じるようになる。こうなると、従来の巻取
張力制御装置では、巻取張力を必要な値に調節すること
ができない。

第６図はフリクション巻取軸における巻取径対トルク
特性を示す線図である。この図で、実線は巻取ロール重
量による中心軸と巻芯との摩擦力により生じる無調整の
トルク特性を示す。図のように無調整のトルクは巻線径
の増大の従い２次曲線的に増大する。そして、仮に、破
線で示すような特性のトルクが必要になった場合、巻取
張力制御装置は、摩擦部材と巻芯との摩擦力によるトル
クを、破線で示す必要なトルクから、実線で示す無調整
のトルクを差し引いた残り分（図の斜視部に示す）に等
しくなるように調整する。しかし、無調整のトルクが、
必要に巻取トルクより大きくなると、それ以後の巻取ト
ルクは、少なくとも無調整のトルクとなり、従来の張力
制御装置による制御が及ばなくなるのである。そのた
め、例えば一定張力、または漸減張力を生じさせるため
の巻取トルクを得ようとしても、巻取径が大きくなると
無調整のトルクの影響により巻取トルクが過大になり、
第７図のように、ある巻取径を過ぎると巻取張力が巻途
中で増大する結果となる。しかし巻取張力は、一般には
巻取ロール半径が増大するにつれて漸減させることが必
要である。

それゆえ、従来、フリクション巻取軸を用いた巻取装
置では、巻取張力制御装置の制御可能な範囲内で巻き取
りを行うようにしていた。そして、例えば金属板の分割
巻き取りのように巻取ロールの重量が大きくなる巻き取
りの場合、巻取軸としてフリクション巻取軸が使用され
なかったり、フリクション巻取軸を使用したとしても、
過大な巻取張力が生じるので品質の良い巻取りロールを
得るには十分でなかった。

この発明は、巻取ロール重量によりフリクション巻取
軸に生じる無調整のトルクが、必要な巻取トルクより大
きくなっても、巻取張力が設定巻取張力に対し漸増する
のを避けることができる帯状シート分割巻取装の巻取張
力制御装置を得ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、幅の広い帯状
シートを送り出しローラから送り出し、スリッターによ
って複数条に分割しながら、その分割により生じた幅の
狭い帯状シートをフリクション巻取軸上の巻芯の周りに
巻き取る帯状シート分割巻取装置の巻取張力制御装置に
おいて、上記フリクション巻取軸の中心軸を回転駆動す
る可変速駆動機構の速度制御装置と、上記幅の狭い帯状
シートの巻取張力検出部と、上記幅の狭い帯状シートの
巻取張力設定部と、上記巻取張力検出部からの巻取張力
検出信号及び上記巻取張力設定部からの巻取張力設定信
号を受け、上記巻取張力検出信号と上記巻取張力設定信
号との差が無くなるように上記速度制御装置へ上記中心
軸の回転駆動速度信号を出す速度制御部とを備えること
を特徴とする。

また、幅の狭い帯状シートの巻取張力検出部の代わり
に巻取トルク検出部を備え、幅の狭い帯状シートの巻取
張力設定部の代わりに巻取トルク設定部を備えてもよ
い。

（作用） 速度制御部は、フリクション巻取軸の中心軸の回転速
度を、巻取張力検出信号と巻取張力設定信号とを比較し
て、両者の差に信号に基づき、巻取張力検出信号の方が
大きければ可変速駆動機構の回転速度を小さくするよう
に、また巻取張力検出信号の方が小さければ可変速駆動
機構の回転速度を大きくするように回転駆動速度信号を
修正して出力する。

なお、フリクション巻取軸が、その中心軸と巻芯との
スリップ速度の変化如何にかかわらず中心軸から巻芯へ
伝達されるトルクは変化しない理想的な特性を有してい
る場合には、巻取張力は、中心軸の回転速度が変化して
巻芯または巻芯支持環と中心軸とのスリップ速度が変わ
っても変わらない。またフリクション巻取軸上に一斉に
巻き取られる各巻取ロールの半径は完全に均一ではな
く、中心軸と巻芯との間にスリップがなければ各巻取ロ
ールの巻取張力に差が生じる。

しかし、実際にはフリクション取付軸は、前に述べた
ような理想的な特性を持っているのではないこと、また
巻取ロールの回転速度（巻取ロール周速）と、送り出し
ローラによる帯状シートの送り出し速度との速度差の大
きさは、巻取張力の大きさに比例すること、各巻取ロー
ルの巻取張力に差が生じると、その張力差が巻取ロール
の半径を均一化するように働くこと、また巻取ロールに
は慣性があり速度変動等を平均化すること、そしてこの
発明では巻取張力を検出してフィードバック制御するこ
とにより、中心軸の回転速度は、検出巻取張力が設定し
た巻取張力となるよう時々刻々訂正されること等が互い
に影響し合い、実際の巻き取りでは、巻取不良をきたす
ような大きい誤差を生じないで所要の巻取張力が得られ
るものと考えられる。

（実施例） 実施例１を第１図ないし第４図に基づいて説明する。
第１図は帯状シート分割巻取装置の巻取張力制御装置を
示す。第１図の帯状シート分割巻取装置において、図示
しない原文ロールから巻き戻された幅の広い帯状シート
１は、送り出しローラ２から送り出され、スリッター３
により分割されて、複数条件の幅の狭い帯状シート４
（以下分割帯状シートという）になる。そして、その分
割帯状シート４は、左右のフリクション巻取軸５、５へ
交互に振り分けられ、そのフリクション巻取軸５に装着
された個々の巻芯６の周りに巻き取られて巻取ロール７
となる。

送り出しローラ２は、送り出し用可変速モータ８によ
り回転駆動される。そして送り出し用可変速モータ８の
回転速度即ち帯状シートの送り出し速度は、速度設定器
９からの速度設定信号に基づき速度制御装置10により制
御される。

フリクション巻取軸５は、この実施例の場合、第２図
に示すように可変速モータ11により回転駆動される中心
軸12と摩擦力調節機構13とを備えている。中心軸12の外
周部には円筒状の巻芯６及び円筒状のスペーサ14がスリ
ップ回転可能に交互にはめてある。摩擦力調節機構13は
中心軸12の一端を支持する支持軸15に取り付けてあり、
例えば特開昭61−18662号公報の第８図に示されている
ような構造になっている。そして中心軸12上の摩擦部材
16をその中心軸12の長手方向に押して、各巻芯６及びス
ペーサ14全体を中心軸12の他端近くの大径部分17に押し
つけ、各巻芯６及びスペーサ14相互間に摩擦力を生じさ
せる。この摩擦力は、摩擦トルク制御装置18の制御信号
を電気流体圧変換器19により流体圧に換えて摩擦力調節
機構13に供給することにより調節される。支持軸15及び
摩擦力調節機構13は、巻取ロール７を取り外すとき中心
軸12から離脱するようになっている。この場合、巻芯の
着脱は容易であり、また帯状シートの部分軸の多様な変
更に対しても簡単に対処できる。

第１図において、20は巻線張力検出部、21は巻取張力
設定部、22は速度制御部、23は速度制御装置である。な
お、左右のフリクション巻取部5,5について巻取張力制
御装置は夫々同様に構成されるので、右側のフリクショ
ン巻取軸５についての巻取張力制御装置の説明は省略す
る。

巻取張力検出部20は、スリッター３とフリクション巻
取軸５の間の分割帯状シート通路に設けた張力検出ロー
ラ24に、分割帯状シート４の巻取張力により作用する力
を公知の手段で電気信号に変換して検出し、その電気信
号を巻取張力検出信号として速度制御部22へ出力する。

第３図は、この実施例における巻取張力設定部21をブ
ロック線図で示している。この場合、巻取張力設定部21
は巻取張力演算回路25と、これに所要の巻取量対巻取張
力特性に基ずく巻取張力のパターンを設定する設定装置
26とを備えている。この設定装置26は、巻取張力演算回
路としてアナログコンピュータを採用する場合には、可
変抵抗器等、デジタルコンピュータを採用する場合に
は、例えばCRTディスプレイ装置に巻取量対巻取張力特
性のパターンを表示しながらキーボードやマウス等によ
り設定操作する形式のものを用いればよい。そして巻取
張力演算回路25には、この設定装置26から、所要巻取張
力パターンを得るための設定値信号が入力される。更
に、公知の巻取量検出装置27から巻取量の検出信号が入
力される。この場合、巻取量は巻取ロール半径として検
出されている。そして巻取張力演算回路25は入力された
設定値信号と巻取量検出信号とにより、設定された巻取
張力パターンに基づく巻取張力値を巻取量の変化に従い
刻々演算し、その電気信号を、巻取張力設定部21の巻取
張力設定信号として速度制御部22へ出力する。

第４図は速度制御部22をブロック線図で示している。
速度制御部22は、比較部28と、回転数演算回路29と、駆
動速度調節回路30と、増幅回路31とを備えている。

比較部28は、巻取張力検出部20からの巻取張力検出信
号と、巻取張力設定部21からの巻取値揚力制定信号とを
受けて両信号を比較して、その差の信号を駆動速度調節
回路30へ出す。

回転数演算回路29は、巻取量検出装置27からの巻取量
検出信号即ち巻取ロール半径信号と、公知の送り出し速
度検出装置32からの送り出し速度信号とを受け入れ、検
出した送り出し速度を巻取ロール半径で除算して、巻取
ロール７の回転速度に相当する信号を駆動速度調節回路
30へ出す。

駆動速度調節回路30は、比較部28からの信号を適当す
る大きさに変え、その信号と回路数演算回路29からの信
号とを加え合わせて、可変速モータ11により訂正動作が
行われるようにするための信号に調整し、増幅回路31へ
与える。増幅回路31に与えられた信号は、その増幅回路
で増幅されて回転駆動速度信号となる。そして増幅回路
31は、この回転速度信号を速度制御部22の出力信号とし
て速度制御装置23へ出力する。

速度制御装置23は、可変速モータ11の速度制御方式に
応じて用いられる公知の速度制御装置であり、速度制御
部22から出力された回転速度信号によって指令される回
転速度になるように可変速モータ11の出力軸の回転速度
を制御する。

なお、速度制御装置23には、制御精度を高めるため
に、出力軸の回転速度を検出してフィードバック制御す
る回路を設けることが望ましい。また、回転数演算回路
29では、帯状シートの弾性係数、厚さ、幅及び巻取張力
設定値を入力することにより、巻取張力設定値に基づく
巻取張力を得るための巻取ロール７の回転速度を厳密に
演算するようにしてもよい。また、駆動速度調節回路30
では、比較部28からの信号を、送り出し速度を巻取ロー
ル半径で除算した値に比例する信号に変えて回転数演算
回路からの信号に加え合わせるようにしてもよい。ま
た、この実施例の場合、フリクション巻取軸５の摩擦ト
ルク制御装置18は第３図の巻取張力演算回路25から巻取
張力設定信号と、巻取量検出装置27から、巻取検出信号
とを受け入れ、設定した巻取張力に相当するトルクを得
るために必要な流体圧を巻取量の変化に従い演算してい
る。

実施例２を第５図に基づいて説明する。

この実施例では、実施例１における巻取張力設定部21
に代えて巻取トルク設定部33を備えており、また実施例
１における巻取張力検出部20に代えて巻取トルク検出部
34を備えている。

巻取トルク設定部33には、所要の巻取量対巻取張力特
性の代えて所要の巻取量対巻取トルク特性に基ずく巻取
トルクパターンが設定される点、及び巻取トルク検出部
34は、可変速モータ11から中心軸12への動力伝達機構中
に、例えば特開昭61−18662号公報に開示されているよ
うなトルク検出機構を設けて、中心軸12に伝達されるト
ルクを巻取トルクとして検出している点が実施例１と相
違している。このようにすれば、巻取ロールの品質が巻
取量対巻取トルク特性で把握して巻き取りを行う場合に
都合がよい。また帯状シートに直接接触することなくフ
ィードバック制御ができる。

以上、二つの実施例について説明したが、その実施態
様は設計条件により設計者の公知技術により多様に変化
し得るものである。

例えば、帯状シート分割巻取装置は、分割した帯状シ
ートを上下に振り分けて巻き取る形式、送り出しローラ
の真下にスリッターが設けてあり、スリッターの左右斜
め下方にフリクション巻取軸が設けてある形式、あるい
は分割した帯状シートを振り分けない形式、タッチロー
ラを備えている形式、巻取軸を固定位置に支持する形
式、巻取軸揺動腕またはスライドする支持体により支持
する形式等であってもよい。また帯状シートは、金属の
薄板、プラスチックフィルム、紙等の帯状材料を意味す
る。

また、フリクション巻取軸は、実施例１に示したもの
に限らず、例えば特公昭55−37461号公報の第１図のよ
うな形式、また同公報の第３図等に示されるように、巻
芯支持環の外周に巻芯を支持する形式、摩擦部材を中心
軸から半径方向へ押し下げる形式を採用し得る。中心軸
の外周にはめる巻芯または巻芯支持環の数は当然巻取仕
様に応じて変わり得る。また摩擦部材を巻芯または巻芯
支持環に押し付ける力が巻取中に一定に保垂れるもので
もよい。

また、送り出しローラとしてニップローラ、Ｓラップ
ローラ等を用いることができる。

また、フリクション巻取軸の中心軸を駆動する機構
は、特開昭61−18662号公報第12図に開示されているよ
うに送り出しローラを駆動するモータの伝動経路を分岐
させ、無段変速機構を介して中心軸に動力を伝え、その
無断変速機構の変速比を制御するようにしたものでもよ
い。この場合、速度制御装置は無断変速機構の変速比を
制御部からの信号に基づいて調節する機構となる。

また、巻取張力検出部による巻取張力の検出は振り分
け片側ごとに張力検出ローラを設けて行うようにしても
よいし、中心軸への伝動トルクを検出して、そのトルク
検出信号と巻取ロール半径検出信号に基づき巻取張力を
演算してフィードバックするようにしてもよい。また巻
取張力検出部の張力検出値を巻取トルクに換算して巻取
トルク検出信号としてもよい。

本発明の巻取張力制御装置は、巻き始めから巻き終わ
りまで巻取張力を制御するとは限らない。例えば、書き
初めの巻取ロール重量が小さいときには、従来の巻取張
力制御装置を用い、巻取ロール重量が大きくなったと
き、従来の巻取張力制御装置から本発明の巻取張力制御
装置に切り替えて巻取張力を制御するようにしてもよ
い。

速度制御部は、フィードバック制御系が具合よく制御
動作するように、巻取張力検出値と巻取張力設定値との
差の動作信号を調節することができれば実施例１に示し
たものに限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明では、巻取張力または巻取トルクを検出し、そ
の設定値と比較して得た動作信号に基づき中心軸の回転
速度を自動制御することにより巻取張力または巻取トル
クの制御を行ようにした。それによって、巻取ロール重
量によりフリクション巻取軸に生じる無調整のトルク
が、必要な巻取トルクにより大きくなっても、巻取張力
が設定巻取張力に対し漸増するのを避けることができ
た。そして、この発明に係る巻取張力制御装置を適用し
た帯状シート分割巻取装置では巻取ロールの歩留まりが
大幅に良くなった。

また、この発明に係る巻取張力制御装置を用いれば、
従来、巻取ロール重量増大による無調整のトルクが影響
して中心軸上の各巻芯の位置に応じトルクの誤差が大き
いため、余り使用されなかった形式のフリクション巻取
軸を使用することができるようになる。例えば中心軸の
長手軸線方向に巻芯または巻芯支持環を加圧して、それ
ら各巻芯または各巻芯支持環の端面に摩擦力が生じるよ
うにした簡素な機構のフリクション巻取軸を採用し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に係る帯状シート分割巻取装置の巻取
張力制御装置の説明図、第２図はフリクション巻取軸部
分の説明図、第３図は巻取張力設定部のブロック線図、
第４図は速度制御装置のブロック線図、第５図は実施例
２に係る帯状シート分割巻取装置の巻取張力制御装置の
説明図、第６図はフリクション巻取軸における巻取径対
トルク特性を示す線図、第７図は従来の巻取張力制御装
置により巻取張力を制御した場合の巻取張力と巻取量の
関係を示す線図である。 １……幅の広い帯状シート、２……送り出しローラ、３
……スリッター、４……分割帯状シート、５……フリク
ション巻取軸、６……巻芯、７……巻取ロール、10……
速度制御装置、11……可変速モータ、12……中心軸、13
……摩擦力調節機構、16……摩擦部材、18……摩擦トル
ク制御装置、20……巻取張力検出部、21……巻取張力設
定部、22……速度制御部、23……速度制御装置、33……
巻取トルク設定部、34……巻取トルク検出部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅の広い帯状シートを送り出しローラから
   送り出し、スリッターによって複数条に分割しながら、
   その分割により生じた幅の狭い帯状シートをフリクショ
   ン巻取軸上の巻芯の周りに巻き取る帯状シート分割巻取
   装置の巻取張力制御装置において、上記フリクション巻
   取軸の中心軸を回転駆動する可変速駆動機構の速度制御
   装置と、上記幅の狭い帯状シートの巻取張力検出部と、
   上記幅の狭い帯状シートの巻取張力設定部と、上記巻取
   張力検出部からの巻取張力検出信号及び上記巻取張力設
   定部からの巻取張力設定信号を受け、上記巻取張力検出
   信号と上記巻取張力設定信号との差が無くなるように上
   記速度制御装置へ上記中心軸の回転駆動速度信号を出す
   速度制御部とを備えることを特徴とする帯状シート分割
   巻取装置の巻取張力制御装置。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の幅の狭い帯状シートの
   巻取張力検出部の代わりに巻取トルク検出部を備え、請
   求項（１）記載の幅の狭い帯状シートの巻取張力設定部
   の代わりに巻取トルク設定部を備えた帯状シート分割巻
   取装置の巻取張力制御装置。