JP3921103B2 - 抄紙巻き取り張力制御装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺幅に抄紙され、コイル状に巻回されたペーパーコイルからペーパーを巻き戻し、新たなコイル状に巻き取る際の巻き戻し側のペーパー張力の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に製紙プラントで生成される各種ペーパー(紙)は、幅が数mで、長さが数万mに抄紙され、その抄紙されたペーパーは、幅及び直径が数mのコイル状に巻き取られている。このコイル状に巻き取られたペーパーは、再度巻き戻されて、新たなコイル状に巻き取られる。
【0003】
この抄紙されたペーパーをコイル状に巻回され、その巻回されたペーパーを巻き戻す巻戻コイルと、その巻戻コイルから巻き戻されたペーパーを新たにコイル状に巻き取る巻取コイルとの間のペーパー搬送において、巻戻コイルから引き出すペーパーのアンワインダー張力と、巻戻コイルと巻取コイルの間のペーパー搬送経路に設けられているペーパーのガイドローラの速度と、及び巻取コイルへペーパーを巻き取るワインダー張力が一定となるように制御されている。
【0004】
このアンワインダー張力、ガイドローラ速度、及びワインダー張力に変化が生じると巻取コイルに巻回されるペーパーに弛みや皺が生じる。
【0005】
この巻戻コイルから引き出したペーパーを巻取コイルに巻回する巻き取りプラントの構成について、図2を用いて説明する。
【0006】
抄紙されたペーパーが巻回された巻戻コイル21は、アンワインダーモータ22で巻戻コイル21に巻回されているペーパー(紙)20が巻き戻される方向に回転駆動される。このアンワインダーモータ22は、巻戻コイル21から引き出され巻き戻されるペーパー20の張力が一定となるように、張力制御装置23で駆動制御されている。
【0007】
この巻戻コイル21から巻き戻されたペーパー20は、ガイドローラ24とワインダドラム25を介して巻き取られて、巻取コイル26を形成するようになっている。
【0008】
ガイドローラ24は、ガイドローラモータ27で回転駆動されている。このガイドローラモータ27は、ガイドモータ速度検出器29で回転駆動速度が検出され、この検出された回転駆動速度を基にガイドローラモータ速度制御装置28で一定の回転駆動速度となるように制御されている。
【0009】
さらに、前記ガイドローラ24とワインダードラム25との間には、テンションローラと共にペーパー20の張力を検出する張力検出器30が設けられている。
【0010】
つまり、アンワインダーモータ22でペーパー20が引き出される方向に回転駆動された巻戻コイル21から引き出されたペーパー20は、ガイドローラモータ27で回転駆動するガイドローラ24によって、巻取コイル26方向に搬送され張力検出器30が設けられたテンションローラを介して、ワインダードラム25によって巻取コイル26に巻き取られる。
【0011】
次に、前記張力制御装置23とガイドローラモータ速度制御装置28について、図3を用いて説明する。
【0012】
張力制御装置23とガイドローラモータ速度制御装置28は、シーケンサー装置31に接続されている。このシーケンサー装置31は、張力制御装置23に供給されるアンワインダー張力基準値と、ガイドローラモータ速度制御装置28に供給される速度基準値とを有している。
【0013】
前記張力制御装置23に供給されるアンワインダー基準値は、巻戻コイル21から巻き戻されるペーパー20の張力基準値と巻戻コイル21のコイル径から演算される加減速補償基準値、及びアンワインダーモータ2と巻戻コイル21のメカニカルロス等から演算された値である。
【0014】
ガイドローラモータ速度制御装置28に供給される速度基準値は、ガイドローラ24からペーパー20に与えられる速度の基準値である。
【0015】
前記張力制御装置23には、前記巻戻コイル21と巻取コイル26との間のテンションローラに設けられた張力検出器30で検出したペーパー20の張力値が供給されるようになっている。
【0016】
この張力検出器30で検出したペーパー20の張力は、前記シーケンサー装置31からのアンワインダー基準値との偏差値が偏差器23aで検出され、その偏差値がゼロとなるように、前記アンワインダーモータ23の回転駆動を制御する。
【0017】
また、前記ガイドローラ速度検出器29で検出したガイドローラモータ27の速度は、前記シーケンサー装置31からの速度基準値との偏差値が偏差器28aで検出され、その偏差値がゼロとなるように、前記ガイドローラモータ27の回転駆動を制御する。
【0018】
これにより、巻戻コイル21から引き出されるペーパー20の張力と、ガイドローラ24によって搬送されるペーパー20の張力を一定になるように制御されている。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
このような抄紙巻き取り装置において、本来、張力制御装置23によるアンワインダーモータ22の回転駆動制御による巻戻コイル21から引き出されるペーパー20の張力制御は、ガイドローラ24に無関係に制御されるべきであるが、実際上は、ガイドローラ24の影響を受けてしま
【0020】
このガイドローラ20による張力への影響について図4を用いて説明する。ガイドローラ24には、巻き戻し側張力F1と巻き取り側張力F2が生じる。また、ペーパー20とガイドローラ24との間には、摩擦係数μと、ガイドローラ20に巻回されるペーパー20の抱き角度θとが存在する。
【0021】
このため、巻き戻し側張力F1と巻き取り側張力F2は、数式1に示す関係を有する。
【0022】
【数1】
F1=F2×εμθ
ペーパー20の摩擦係数μを0.05、0.10、0.15、0.20とすると、前記抱き角度θの変化に対して、巻き戻し側張力F1と巻き取り側張力F2との比F1/F2の値である張力伝達係数は、図5に示すようになる。
【0023】
また、ペーパー20は、特にペーパー搬送速度がある値以上となるとガイドローラ24において、滑り(スリップ)状態が発生する。このために、数式1の摩擦係数μがゼロ(μ=0)のケースが発生する。
【0024】
このような張力伝達の変化に対して、前述したペーパーの巻き取り装置では考慮されていなく、巻戻コイル21に巻回されているペーパー20の径によりガイドローラ24の抱き角度θが変化し、ペーパー20の張力も変化して巻取コイル26に巻き取られるペーパー20に弛みや皺が生じて、巻取コイル状に巻回されたペーパーの品質が劣化する課題があった。
【0025】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ガイドローラへの抱き角度によってペーパーの張力の変化による影響を無くし、安定した張力制御を可能とする抄紙巻き取り張力制御装置を提供することを目的としている。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明の抄紙巻き取り張力装置は、抄紙されたペーパーをロール状に巻回され、この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラで案内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装置において、ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパーを巻き戻す巻戻コイルの現在径を検出する巻戻コイル径検出と、前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイドローラのペーパーの最小抱き角度を演算する最小抱き角度演算部と、この最小抱き角度演算部で算出された最小抱き角度と前記巻戻コイルの最小径値と前記巻戻コイルの現在径とから現在抱き角度を演算する現在抱き角度演算と、この現在抱き角度演算で算出された現在抱き角度に基づき前記ガイドローラの位置を制御する位置制御信号出力位置制御信号を生成出力する位置制御信号出力と、前記位置制御信号出力からのガイドローラの位置を制御する位置制御信号の基で前記ガイドローラの位置を制御するサーボライバー手段と、を具備したことを特徴としている。
【0027】
また、本発明の抄紙巻き取り張力装置のサーボドライバー手段は、前記サーボドライバー手段は、前記ガイドローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現在値信号を生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信号出力手段からのガイドローラの位置制御信号とを比較する比較手段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾルバー手段からの現在位置信号と前記位置制御信号出力手段からの位置制御信号との差に応じて、前記ガイドローラの位置を制御するドライバー手段とからなることを特徴としている。
【0028】
本発明の抄紙巻き取り張力装置により、巻戻コイル径の変化に伴うガイドローラへの抱き角度によってペーパーの巻き取り張力の変化を、巻戻コイル径の変化に対してガイドローラの抱き角度を制御することで、巻き取り張力を一定にすることができた。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明に係る抄紙巻き取り機の張力制御装置の構成を示すブロック図である。
【0030】
前記数式1で示したように、ガイドローラ24における巻き戻し側張力F1と巻き取り側張力F2との関係からガイドローラ24を通過する際の巻き取り側張力F2は、数式2となる。
【0031】
【数2】
F2=F1×1/εμθ=F1×εーμθ=F1×εーKμθ
ただし、ガイドローラ24の抱き角度θは、巻戻コイル21の径Dに比例するために、θ∝D=KD(Kは比例定数)とする。なお、摩擦係数μは、ペーパー20の紙質によって変化するので、その都度設定するものとする。
【0032】
この抄紙巻き取り機の巻き戻し側張力F1、一定であると、巻き取り側張力F2は、抱き角度θが大きくなればなるほど、つまり、巻戻コイル21の径Dが大きけば大きいほどF2》F1となる。
【0033】
従って、巻戻コイル21の径Dの最小値Dminの時の抱き角度θ0とし、この抱き角度θ0を基準値として巻戻コイル21の径Dの最大値Dmaxまで連続的にガイドローラ24の機械的位置を制御すれば巻き取り側張力F2を一定にすることができる。
【0034】
本発明は、この点に着目してなされたもので、本発明の抄紙巻き取り機の張力制御装置は、図1に示すように、前記アンワインダーモータ22の回転駆動を検出し、パルス信号を発信するアンワインダーパルス発振器2と、巻戻コイル21の径Dを設定する巻戻コイル径設定器3と、前記アンワインダーパルス発振器2と巻戻コイル径設定器3から供給された情報を基にガイドローラ24の位置を調節制御する信号を生成するプログラマブルなシーケンスコントローラからなる張力制御装置1と、この張力制御装置1からの制御信号と前記ガイドローラ24の現在位置を検出するレゾルバー10からの位置信号とを比較する比較器11と、この比較器10の比較出力を増幅するサーボアンプと、このサーボアンプの出力で前記ガイドローラ24の位置を調節制御するドライバーからなっている。
【0035】
前記張力制御装置1は、前記アンワインダーパルス発振器2からのパルス信号の基で、巻戻コイル21の現在の径Dnowを算出するコイル径検出部4と、前記巻戻コイル径設定器3で設定された巻戻コイル21の径Dの初期値Diと最小値Dminの時のガイドローラ24の抱き角度θ(θ∝D=KD)を算出する抱き角度θ演算部5と、この抱き角度θ演算部5で算出された抱き角度θの初期値Diと最小値Dminと前記コイル径検出部4で検出された現在の巻戻コイル21の径Dnowとからガイドローラ24の現在抱き角度θnowを演算算出する現在抱き角度(θーθmin)演算部6と、この現在抱き角度演算部6で演算算出された現在抱き角度を基にガイドローラ24の位置を制御する位置制御信号を生成する位置制御信号出力回路7からなっている。
【0036】
このような構成の抄紙巻き取り張力制御装置において、初めに、巻戻コイル径設定器3から巻戻コイル21の最小値径Dminを設定し、この最小値径Dminに相当するガイドローラ24の抱き角度θminになるようにガイドローラ24の位置とレゾルバー10の位置検出信号を設定する。
【0037】
次に、巻き戻しコイル径設定部3から巻戻コイル21の径の初期値Diが設定され、その初期値Diが設定された時点のガイドローラ24の抱き角度θiを抱き角度検出部4で求めて、この巻戻コイル21の径の初期値Diとガイドローラ24の初期抱き角度θiを基に現在抱き角度演算部6で現在抱き角度θnow=θi−θminを求め、この現在抱き角度(θi−θmin)によるガイドローラ位置制御信号を位置制御信号出力回路7で生成して、比較器11とサーボアンプを介して、ドライバーに供給され、ガイドローラ24の位置が調節される。
【0038】
このような状態で巻き戻し駆動されると、レゾルバー10は、ガイドローラ24の現在値を検出し、その現在位置検出信号を比較器11にフィードバック信号θfbを出力する。
【0039】
比較器11では、前記張力制御装置1の位置制御信号出力回路7からの現在抱き角度(θi−θmin)と前記レゾルバー10からのフィードバック信号θfbとの差がゼロ[(θi−θmin)−θfb=0]となるようにサーボアンプを介して、ドライバーでガイドローラ24の位置を調節制御する。
【0040】
つまり、巻き戻し駆動運転時には、現在の巻戻コイル21の現在形Dnowに相当するガイドローラ24の現在の抱き角度θnow(θnow−θmin)になるようにガイドローラ24の位置調節が行われ、巻戻コイル21の径Dの変化に対応してガイドローラ24の抱き角度θが一定になるように、ガイドローラ24の位置調節が行われることで、巻取コイル26に巻き取られるペーパー20の張力が一定に保持される。
【0041】
なお、前記張力制御装置1は、マイクロプロセッサからなり、コイル径検出部4乃至位置制御信号出力回路7は、それぞれの機能毎のシーケンス処理プログラムの基で処理されるものである。
【0042】
【発明の効果】
本発明により、巻戻コイルから巻き戻され、ガイドローラを介して、巻取コイル状巻き取る際に、巻戻コイル径の変動に対して、ガイドローラの位置調節を行い、ガイドローラと接触するペーパーの抱き角度を常時一定になるようにすることで、巻き取り張力一定で巻取コイルにペーパーを均一に巻き取ることができ、巻き取り品位が向上する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る抄紙記巻き取り張力制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図2】 従来の抄紙巻き取り装置の構成を示すブロック図。
【図3】 従来の抄紙巻き取り装置に用いられている張力制御装置の構成を示すブロック図。
【図4】 従来の抄紙巻き取り装置におけるガイドローラの抱き角度を説明する説明図。
【図5】 従来の抄紙巻き取り装置の問題点を説明する説明図。
【符号の説明】
1…張力制御装置
2…アンワインダーパルス発振器
3…巻戻コイル径設定器
4…コイル径検出回路
5…ガイドローラの抱き角度演算回路
6…現在の抱き角度演算回路
7…ガイドローラ位置制御信号出力回路
8…サーボアンプ
9…ドライバー
10…レゾルバー
11…比較器
20…紙(ペーパー)
21…巻戻コイル
22…アンワインダーモータ
24…ガイドローラ
25…ワインダードラム
26…巻取コイル
27…ガイドローラモータ
28…ガイドローラモータ速度制御装置
29…ガイドローラ速度検出器

Claims (2)

  1. 抄紙されたペーパーをロール状に巻回され、この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラで案内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装置において、
    ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパーを巻き戻す巻戻コイルの現在径を検出する巻戻コイル径検出と、
    前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイドローラのペーパーの最小抱き角度を演算する最小抱き角度演算部と、
    この最小抱き角度演算部で算出された最小抱き角度と前記巻戻コイルの最小径値と前記巻戻コイルの現在径とから現在抱き角度を演算する現在抱き角度演算と、
    この現在抱き角度演算で算出された現在抱き角度に基づき前記ガイドローラの位置を制御する位置制御信号出力位置制御信号を生成出力する位置制御信号出力と、
    前記位置制御信号出力からのガイドローラの位置を制御する位置制御信号の基で前記ガイドローラの位置を制御するサーボライバー手段と、
    を具備することを特徴とする抄紙巻き取り張力制御装置。
  2. 前記サーボドライバー手段は、前記ガイドローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現在値信号を生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信号出力手段からのガイドローラの位置制御信号とを比較する比較手段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾルバー手段からの現在位置信号と前記位置制御信号出力手段からの位置制御信号との差に応じて、前記ガイドローラの位置を制御するドライバー手段とからなることを特徴とする請求項1記載の抄紙巻き取り張力制御装置。
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