JP4375916B2

JP4375916B2 - Sheet winding machine

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Publication number: JP4375916B2
Application number: JP2001122092A
Authority: JP
Inventors: 周嗣真田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: JP2002316752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二軸延伸フィルム製造装置、無延伸フィルム製造装置、紙、布等の巻取装置等に採用して好適な押さえロール式の巻取機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
延伸フィルム等の薄いフィルムを巻取る際には、巻きずれ、偏心巻き、フィルムに皺を発生させるといった巻取過程での空気の巻き込みを主原因とする好ましくない現象が生じる。これらの現象は、近年の巻取りの高速化に伴ってますます顕著になり、製品フィルムの歩留まりや品質上の問題となってきている。
この問題に対処するため、従来は、巻芯にフィルムを巻取るときに、該巻芯の軸と平行に配されたタッチロール（押さえロール）によって上記フィルムを巻芯に向かう方向に押圧するようにしている。
【０００３】
図９は、従来のタッチロール式巻取装置の１例を示している。この巻取装置において、フィルム１は、タッチロール（押さえロール）によって巻芯３の方向に押圧されながら該巻芯３に巻き取られ、ミルロール６を形成する。なお、タッチロール２は、エアシリンダ４の付勢力によってフィルム１を押圧する。
【０００４】
一方、図示していないが、特開平１１−３４９１９３号公報に開示されているタッチロール式巻取装置の例では、タッチロールの押圧力を押圧ばねの弾性を利用して発生させている。
上記押圧ばねは、タッチロールを進退可能に支持するフレームとタッチロールの背部との間に介在されている。上記フレームは、ボールネジの回動によって進退移動することができ、かつ、タッチロールの移動方向に適当な間隔をおいて第１、第２のタッチロール位置検出センサを設置してある。なお、第１のタッチロール位置検出センサは、第２のタッチロール位置検出センサよりもミルロールから離れた側に設けられている。
【０００５】
上記タッチロールは、上記ミルロールの径の増大に伴ってばねを圧縮しながらフレーム上で後退する。そして、タッチロールが第１のタッチロール位置検出センサによって検出される位置まで後退すると、このセンサの検出信号に基づいて上記フレームが後退され、その結果、上記押圧ばねが伸長してタッチロールの押圧力が低下される。
一方、タッチロールが第２のタッチロール位置検出センサによって検出される位置まで前進すると、このセンサの検出信号に基づいて上記フレームが停止される。
【０００６】
かくして、このタッチロール巻取装置では、上記ばねの長さが一定範囲内に保持されるように、つまり、タッチロールの押圧力が規定範囲内に保持されるようにフレームの位置が制御される。
なお、上記タッチロール式巻取装置では、上記フレームの動作と停止のタイミングを監視し、そのタイミングの変化が不規則となったときに、タッチロールの作用に不具合が生じたと判断して巻き取り作業を停止するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
シート状フィルムの成形速度の高速化、広幅化に伴い、フィルム巻替直後においては、巻取られたフィルムの表面が平坦でなく、このため、押さえロールがバウンドする現象が発生する。
この現象は、特に下巻きと呼ばれる段階、つまり、切断されたフィルム端部が折れ重なって巻かれる巻き始めの段階において発生する。この押さえロールのバウンドは、ミルロールの巻き付きに偏心を生じさせる。そこで、これをダンパ等の手段を用いて抑えることが考えられる。しかし、このバウンドは、振幅が小さくかつ振動のサイクルがゆっくりしているので、容易には治まらない。
【０００８】
巻き取り初期の押さえロールのバウンドを回避する手段として、巻き始め時に押さえロールをミルロールから離して巻取るギャップ巻という方法がある。しかし、この方法は、空気の巻き込み量のコントロールが難しいことから、この空気の巻き込み量が大きく変化する可能性があり、このため、巻取りの確実性に欠ける。
結局、押さえロールを常時ミルロールに押付け、その押付け力を制御するというタッチ巻の方が製品の品質を向上する上で優れており、したがって、巻取方法としてはできるだけギャップ巻を避けてタッチ巻を採用することが望ましい。
【０００９】
前記特開平１１−３４９１９３号公報に係るタッチロール式巻取装置においては、タッチロールの押圧力が押圧ばねの弾性力に依存するので、押さえロールにバウンドが生じたとき、該押さえロールと押圧ばねを含む振動系の自然振動数によっては、この振動系が共振を起こす可能性がある。したがって、ダンパー等の共振防止手段を付加せざるを得ず、これは、構成の複雑化をもたらす。
【００１０】
本発明の課題は、このような状況に鑑み、皺、巻きずれ、偏心巻き等を発生することなくフィルムを良好に巻くことができるシート状物の巻取機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シート状物を押さえロールで押圧しながら巻芯に巻取るシート状物の巻取機であって、前記押さえロールを回転可能に支持し、かつ、該押さえロールの押圧方向に進退移動可能な軸受手段と、前記押さえロールに押圧力を発生させるため、前記軸受手段を介して前記押さえロールに弾性押圧力を加える押圧力発生手段と、前記押圧力発生手段を前記押さえロールの押圧方向に進退移動させる移動手段と、前記押圧力発生手段と前記軸受手段との間に介在され、作動時に前記押えロールの押圧方向の動きを制止するブレーキ手段と、前記押さえロールの押圧力が予め設定した押圧力になるように前記押圧力発生手段の弾性押圧力を制御し、かつ、前記押さえロールの振幅が許容幅を超えた時に前記ブレーキ手段を作動させる制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記ブレーキ手段が、前記押圧力発生手段および軸受手段にそれぞれ配設した摩擦係合板と、これらの摩擦係合板のいずれか一方を他方に当接係合させるブレーキ用アクチュエータとを備えることを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記押圧力発生手段としてばねを用いたことを特徴としている。
【００１４】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記押圧力発生手段としてエアシリンダを用いたことを特徴としている。
【００１５】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記移動手段が、ナットと、このナットに螺合するスクリュと、このスクリュを回転駆動するモータとを備えることを特徴としている。
【００１６】
第６の発明は、第１〜第５のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記押さえロールの振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅と予め設定された振幅閾値とを比較し、前記振幅が前記振幅閾値を超えるブレーキ作動期間においてブレーキＯＮ指令を出力する振幅比較手段と、前記ブレーキＯＮ指令に基づいて前記ブレーキ手段を作動させるブレーキ駆動手段とを備えることを特徴としている。
【００１７】
第７の発明は、第１〜第５のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記押さえロールの振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅と予め設定された振幅閾値とを比較し、前記振幅が前記振幅閾値を超える期間をブレーキ作動期間として検出する振幅比較手段と、前記巻芯が所定回転する期間における前記押さえロールの振幅に基づいて、該期間以後における前記押さえロールの振幅の上限、下限の発生タイミングを予測し、前記所定回転期間以後、前記予測された振幅の上限、下限の各発生タイミングにおいて対応する前記ブレーキ作動期間だけブレーキＯＮ指令を出力するブレーキタイミング計算手段と、前記ブレーキＯＮ指令に基づいて前記ブレーキ手段を作動させるブレーキ駆動手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
第８の発明は、第１〜第５のいずれかの発明において、前記制御手段が、前記押さえロールの振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅と予め設定された振幅閾値とを比較し、前記振幅が前記振幅閾値を超えるブレーキ作動期間において第１のブレーキＯＮ指令を出力する振幅比較手段と、前記巻芯が所定回転する期間における前記押さえロールの振幅に基づいて、該期間以後における前記押さえロールの振幅の上限、下限の発生タイミングを予測し、前記所定回転期間以後、前記予測された振幅の上限、下限の各発生タイミングにおいて対応する前記ブレーキ作動期間だけ第２のブレーキＯＮ指令を出力するブレーキタイミング計算手段と、前記第１のブレーキＯＮ指令と第２のブレーキＯＮ指令とを選択するスイッチ素子と、前記スイッチ素子によって選択される第１または第２のブレーキＯＮ指令に基づいて前記ブレーキ手段を作動させるブレーキ駆動手段とを備えることを特徴としている。
【００１９】
【発明の第１の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
第１の実施の形態：
図１は、巻取機の押さえロールの移動機構を示す側面図である。また、図２は、上記移動機構を制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
各図において、フィルムＦは矢印で示した方向から供給される。このフィルムＦは、押さえロール１６で押さえられながら巻芯１３に巻き付けられてミルロール１２を形成する。
ミルロール１２は、チエンスプロケット３６、チエン３７およびチエンスプロケット３８を介して巻取モータ３５により回転駆動される。巻取モータ３５は、フィルムＦの供給速度に合うように、また、フィルムＦに適当なテンションを与えるようにそのトルクが制御される。
【００２１】
押さえロール１４は、その押圧力が押圧ばね１７から付与されるように、該押圧ばね１７によって巻芯１３側に付勢されている。すなわち、上記押さえロール１４には、その回転軸１５を支持する摺動軸受１６を介して上記押圧ばね１７の弾性付勢力が加えられている。
押圧ばね１７は、ばねケース１８に収納されており、その後端とばねケース１８の内面との間に介在された押圧力センサ３４によってその弾性付勢力が検出される。なお、ばねケース１８の開放端には、ばねストッパを設けてあり、これによって押圧ばね１７の飛び出しおよび過剰な伸びが防止される。
【００２２】
上記押さえローラ１４は、巻取られるフィルムＦに余分な張力が掛からぬようにするため、回転軸１５と摺動軸受１６との間の摩擦トルクと同程度のトルクで回転駆動することが望ましい。なお、この押さえローラ１４の駆動に使用されるモータは図示されていない。
摺動軸受１６およびばねケース１８には、それぞれリニアベアリング１９が固設され、また、外部固定部材に固設された基盤２２には、上記リニアベアリング１９と係合するリニアガイド２１が敷設されている。したがって、押さえロール１４とばねケース１８は、このリニアガイド２１にガイドされて、図１における左右方向、つまり、ミルロール１２に近接、離反する方向に走行することが可能である。
【００２３】
押圧ばね１７を介して押さえロール１４をミルロール１２に対して進退させる移動手段として、基盤２２上に取付けられたモータ２５と、該モータによって回転駆動されるスクリュ２４と、ばねケース１８に固設されかつスクリュ２４に螺合するナット２３とが備えられている。
巻取制御装置５０に内蔵されたモータ駆動回路５５（図２参照）の出力によってモータ２５が駆動されると、スクリュ２４およびナット２３からなる回転−直進運動変換機構によってばねケース１８が進退し、その結果、ミルロール１２に対する押さえロール１４の押圧力が変化する。
モータ２５には、エンコーダ２６が取付けられており、このエンコーダ２６によってばねケース１８の位置と移動速度が検出される。
【００２４】
図１は、ミルロール１２に押さえロール１４を押接させてフィルムＦを巻取っている状態を示している。この状態では、ミルロール１２が実線で示す小径形状を示している。２点鎖線で示したようにミルロール１２が満巻状態になるまで巻き取りが進行すると、押さえロール１４およびばねケース１８がそれぞれ２点鎖線で示す位置まで後退する。
【００２５】
ところで、フィルムＦの巻取り初期においては、該フィルムＦの巻き始め端によって形成された横または斜め方向の線状の凸部がその後重ね巻きされた何枚かのフィルムの面に残ることになる。押さえロール１４は、上記線状凸部のためにバウンドし、その結果、フィルムＦの巻数の増加に伴ってミルロール１２の外周形状が偏心する。そして、上記バウンドに基づいて生じる振動の振動数が押さえロール１４と押圧ばね１７とを含む振動系の自然振動数に合致したときには、共振を起こしてこの偏心が助長される。
【００２６】
そこで、この実施の形態では、上記押さえロール１４の振動を抑えるために、ミルロール１２の偏心サイクル毎に短時間だけ押えロール１４にブレーキ力を作用させるようにしている。
上記ブレーキ力を作用させるブレーキ機構の構成要素として、ばねケース１８には、電磁コイル２８、該コイル２８が発生する電磁力によって下動される鉄片（プランジャ）２９およびこの鉄片２９に結合された摩擦板３１が設けられ、また、摺動軸受１６には、摩擦板３１を当接係合させるブレーキ板１６ａが設けられている。
このブレーキ機構では、ブレーキ力を発生させるために電磁式のアクチュエータを使用しているが、これに代えてエアシリンダ等の流体圧アクチュエータを使用することも可能であり、その場合、図示していない電磁弁を介して上記流体圧アクチュエータに流体圧が供給される。
【００２７】
振動センサ２７は、ミルロール１２のフィルム面に生じた凸部や該ミルロール１２の偏心によって振動する押さえロール１４の振動数と振幅を検出するために設けたものであり、上記摺動軸受１６に固設した振動バー２７ｂと、ばねケース１８に取り付けた電磁コイル２７ａ（図２参照）とにより構成されている。
この振動センサ２７は、摺動軸受１６とばねケース１８の相対的な運動を振動バー２７ｂと電磁コイル２７ａの相対的な運動に置き替え、この運動に伴って変化する電磁コイル２７ａの２次電圧に基づいて上記振動数と振幅を検出する差動変圧器型のセンサである。
【００２８】
図２に示すように、制御装置５０は、押さえロール押圧力制御部６３と、押さえロールブレーキ制御部６４とを備えている。
押さえロール押圧力制御部６３において、押さえロール押圧力設定器５２は、巻取条件に合う押さえロール１４の目標押圧力を設定するものである。ＰＩＤ制御回路５１は、上記目標押圧力と押圧力センサ３４で検出される押圧ばね１７の押圧力（実際の押さえロール１４の押圧力）とを比較して、それらの力の偏差に対応する操作量を演算して出力する。
【００２９】
押さえ始め位置設定回路５３は、押さえロール１４に所定の押圧力を付与するのに必要なばねケース１８の初期（押さえ始め）目標位置を指示する。また、切換えスイッチ５４は、上記ＰＩＤ制御回路５１の出力と押さえ始め位置設定回路５３の出力とを選択し、その選択した出力をケース移動モータ駆動回路５５に入力する。
【００３０】
一方、押さえロールブレーキ制御部６４の振動サイクル算出回路５６は、前記振動センサ２７で検出される押さえロール１４の振動に基づいて、この振動のサイクルおよび振幅のピーク点（図１における左方最大振幅点および右方最大振幅点）の発生タイミングを算出する。振幅比較回路５８は、振動センサ２７で検出される振動の振幅と、閾値設定器６２により設定される押さえロール１４の振幅の閾値とを比較して、上記信号の振幅が該閾値を越えるタイミング期間をブレーキ作動時間として検出する。
ブレーキタイミング計算回路５７は、振動サイクル算出回路５６から与えられる各振幅ピーク点の発生タイミングと、切換えスイッチ５９を介して振幅比較回路５８から与えられるブレーキ作動時間とに基づいて、押さえロール１４の振動のピーク点の発生時期に同期したブレーキタイミングを計算する。切換えスイッチ５９は、振幅比較回路５８の出力をブレーキタイミング計算回路５７とブレーキ駆動回路６１に選択的に入力するものである。
【００３１】
この実施の形態に係る巻取機においては、以下に述べる振動抑制制御を実行して、フィルムＦの巻き取り中における押さえロール１２の振動を抑制する。
【００３２】
フィルムＦの巻かれていない空の巻芯１３は、フィルムＦの送り速度と同じ周速で回転される。フィルムＦの巻き始め端は、１つ前の巻き取り作業の終了時点で実行されたフィルム切断操作によって形成されたものである。このフィルム切断操作では、図示していないトラバースカッタの刃をフィルムＦを横断する方向に移動させるが、その刃の移動がフィルムＦの走行中に行われることから、そのフィルムＦの切断端である上記巻き始め端は巻芯１３の軸線に対し傾斜することになる。
上記斜め切断により形成されたフィルムＦの鋭角状先端部は、図示していない静電気付与装置により帯電させられたあと、静電気誘引作用により巻芯１３に巻付けられる。
【００３３】
このとき、押さえ始め位置設定回路５３は、スイッチ５４を図示とは逆の側に接続して、前記ばねケース１８の初期目標位置を指示する信号をモータ駆動回路５５に入力し、その結果、モータ２５が始動される。これにより、スクリュ２４が回転してばねケース１８が前進するので、押さえロール１４がバネ７に押されてミルロール１２に近づく。
ばねケース１８が初期目標位置に到達すると、つまり、ばね１７が押さえロール１４に所定の押さえ始め押圧力を付与する位置まで前進すると、押さえ始め位置設定回路５３がエンコーダ２６の出力に基づいてこれを検出する。
このとき、押さえ始め位置設定回路５３は、一旦モータ停止指令をモータ駆動回路５５に出力してモータ２５を停止させ、次いで、スイッチ５４を切り換え作動する。これに伴い、ＰＩＤ制御回路５１の出力がモータ駆動回路５５に加えられるので、押さえロール１４の押圧力が押さえロール押圧力設定器５２によって設定された目標押圧力が維持されるように前記ばねケース１８の位置が制御される。
なお、ＰＩＤ制御回路５１は、エンコーダ２６の出力に基づき、押圧力設定器５２で設定された押圧力を得るためのばね１７の圧縮量を演算し、かつ、この圧縮量からばね１７のばね係数（ばね定数）を演算する。そして、この係数と押圧力センサ３４で検出される実際の押圧力とに基づいてばねケース１８の必要移動量を算定し、この必要移動量に対応する指令をモータ駆動回路５５に与える。
【００３４】
ところで、このようにしてフィルムＦの巻付けが開始された直後においては、前述したように、該フィルムＦの巻き始め端によって形成された横または斜め方向の線状の凸部のために、押さえロール１４がバウンドするという現象が発生する。この現象は、特に下巻きと呼ばれる切断されたフィルム端部が折れ重なって巻かれる巻き始めの段階で発生する。
この押さえロール１４のバウンドは、図３に示すように、ミルロール１２に偏心を生じさせる。そして、このミルロールの偏心量をｄ／２とすると、押さロール１４は、図４に示すように、振幅ｄの振動を生じる。この振動をダンパ等で抑えようとしても、巻付け開始直後のように、バウンド振幅が小さく振動のサイクルがゆっくりしている場合には、容易に抑制することができない。
【００３５】
そこで、押さえロールブレーキ制御部６４は、以下に述べる制御の形態１，２によって押さえロール１４のバウンドを抑制している。
制御の形態１
ブレーキ制御部６４の振幅比較回路５８は、図５に示すように、振幅センサ２７が検出した押さえロール１４の振幅ｄと、閾値設定器６２で設定された振幅の閾値ｅ₁、ｅ₂または（ｅ₁＋ｅ₂）とを比較し、押さえロール１４の振幅が閾値ｅ₁、ｅ₂または（ｅ₁＋ｅ₂）を超える期間（図５のａ、ｂ）においてブレーキＯＮ指令をブレーキ駆動回路６１に与える。これにより、ブレーキ駆動回路６１は、上記期間ａ，ｂにブレーキをＯＮさせるための駆動電流を前記ブレーキ機構の電磁コイル２８に出力する。
【００３６】
上記駆動電流によって電磁コイル２８が励磁されると、摩擦板３１が下方に突き出て摺動軸受１６のブレーキ板１６ａに摩擦係合する。この結果、押さえロール１４にブレーキ力が作用して、ばねケース１８と摺動軸受１６の相対移動が強制的に制止されるので、この摺動軸受１６で支持された押さえロール１４のバウンドが抑制される。
【００３７】
押さえロール１４が前進方向（図４における左方向）に移動しようとしたときに上記ブレーキが作用すると、押さえロール１４とミルロール１２との間に隙間ができ、また、押さえロール１４が後退方向（図４における右方向）に移動しようとしたときに上記ブレーキが作用すると、押さえロール１４がミルロール１２を押圧ばね１７のばね力よりも強く押すことになる。
このように、この制御形態１によれば、押さえロール１４の振幅が予め設定した閾値よりも大きい場合に、該押さえロール１４の移動範囲を制限するので、ミルロール１２の凹凸を緩和させることができる。また、押さえロール１４と押圧ばね１７を含む系がミルロール１２の偏心に伴う振動に共振することが防止されるので、この共振によってミルロール１２の偏芯が助長されることがない。
【００３８】
なお、押さえロール１４の振幅が上記閾値の範囲内のときには、該押さえロール１４にブレーキ力が作用しないので、その押付力がそのまま維持されることになる。
また、上記振幅の閾値ｅ₁，ｅ₂は、押さえロール１４の振幅がゼロのときを基準としている。また、上記閾値（ｅ₁＋ｅ₂）は、直前の閾値を基準とし、そこから押さえロール１４の振幅が（ｅ₁＋ｅ₂）変化したとき、その振幅が次の閾値になる。
【００３９】
次に、制御の形態２について説明する。
制御の形態２
振幅比較回路５８は、振幅センサ２７によって検出された押さえロール１４の振幅ｄと、閾値設定器６２によって設定された振幅の閾値ｅ₁＋ｅ₂または（ｅ₁＋ｅ₂）とを比較し、押さえロール１４の振幅ｄが閾値ｅ₁＋ｅ₂または（ｅ₁＋ｅ₂）を超える期間ａ，ｂをスイッチ５９（現状においては、図示とは逆の接続状態にある）を介してブレーキタイミング計算回路５７に伝える。
【００４０】
同時に、振動サイクル算出回路５６は、振幅センサ２７の出力に基づいて、振動サイクル時間（振動周期）ｔ₀と、振幅の上限発生時点Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…Ｔ_nと下限発生時点Ｔｈ₁，Ｔｈ₂，Ｔｈ₃，…Ｔｈ_n間の時間を算出し、これらから平均振動サイクル時間ｔを算出する。そして、その平均振動サイクル時間ｔから現タイミング（時点Ｔｈ_nまたはＴｈ₁）以降における振幅の上限、下限の発生タイミングを予測し、さらに、この予測されたタイミングを信号の遅れや機械的な動作遅れを考慮して修正して、その修正された予測タイミングをブレーキタイミング計算回路５７に入力する。
なお、振幅の上限発生時点Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…Ｔ_nと下限発生時点Ｔｈ₁，Ｔｈ₂，Ｔｈ₃，…Ｔｈ_nの計測期間は、機械速度、巻芯１３の径、振動の状況、振動周波数等を勘案しながら適宜設定され、例えば、巻芯１３が５回転する期間に設定される。
【００４１】
ブレーキタイミング計算回路５７は、図６に示すように、上記振幅比較回路５８から与えられる時間ａまたはｂを上記予測した上下限タイミングを基準とするブレーキ作動期間ａ／２，ａ／２またはｂ／２，ｂ／２に振り分ける。そして、図６に示すような１サイクルでのブレーキ作動時間ａ，ｂ（ブレーキＯＮ指令）を予測された上下限タイミングに対応付けて図示していない記憶手段に記憶させる。
【００４２】
上記した振幅の測定処理、算出処理、予想処理、記憶処理等は、押さえロール１４の振幅が閾値を越えた時点から数サイクル（例えば、５サイクル）の時間が経過する間に実行される。そして、上記時間の経過後、上記記憶手段の記憶内容に基づいてブレーキが作動される。
すなわち、ブレーキタイミング計算回路５７は、振動サイクル算出回路５６で予測した上記上下限のタイミングに基づいて、そのタイミングに対応するブレーキＯＮ指令を上記記憶手段から読み出し、これをブレーキ駆動回路６１に与える。この結果、ブレーキ駆動回路６１は、上記予測したタイミングでブレーキをＯＮさせるための駆動電流を前記ブレーキ機構の電磁コイル２８に出力する。
【００４３】
ブレーキタイミング計算回路５７を用いるこの制御の形態２によれば、所定の期間中における押さえロール１４の振動の上下限の発生タイミングに基づいて、上記期間以後における同タイミングを予測し、この予測したタイミングでブレーキ機構を作動させる。したがって、押さえロール１４の振動の周波数が高くなっても、ブレーキ機構の作動遅れを生じることがなく、このため、押さえロール１４のバウンドをより確実に抑制することができる。
【００４４】
なお、上記スイッチ５９は、例えば、巻芯１３が低速で回転されるときに上記制御の形態１のブレーキ制御が実行され、該巻芯１３が高速で回転されるときに上記制御の形態２の制御が実行されるように切り換え接続することができる。
また、スイッチ５９は、巻芯１３へのフィルムＦの巻長が所定長（例えば、３０００ｍ）になる時点まで上記制御の形態１のブレーキ制御が実行され、その時点以降に上記制御の形態１のブレーキ制御が実行されるように切換え接続することも可能である。この場合、上記巻長を巻長カウンタ等の適宜な手段で検出し、その検出された巻長が上記所定長になった時点で自動的にスイッチ５９を切換え作動させる。
【００４５】
上記した制御の形態１および／または２の制御を実行するこの実施形態によれば、特にフィルムＦの初期巻取り時に発生する押さえロール１４のバウンドを抑制して、巻芯１３に近い側に巻かれたフィルムＦに皺、巻きずれ等が生じるのを防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を図７および図８を参照して説明する。
この第２の実施形態は、押さえロール１４に押圧力を付与する手段としてエアシリンダ７１を用いており、この点で図１、図２に示す第１の実施形態と構成が異なる。
エアシリンダ７１は、押さえロール１４の回転軸１５を支える前記摺動軸受１６にその押圧力が直接加えられるように、そのピストンロッドを該軸受け１６に連結してある。このエアシリンダ７１には、押さえロール押圧力設定器５２で設定された圧力の空気がエア回路７２を介して供給される。
押さえロール１４は、巻取られるフィルムＦに余分な張力が掛からぬように駆動されることが望ましい。そこで、押さえロール１４は、前記第１の実施の形態と同様に、回転軸１５と摺動軸受１６との間の摩擦トルクと同程度のトルクで回転するように図示していないモータによって駆動される。
【００４７】
この第２の実施形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、押さえロールブレーキ制御部６４によって前記制御の形態１および／または制御の形態２のブレーキ制御が実行される。したがって、フィルムＦの初期巻取り時に発生する押さえロール１４のバウンドを抑制して、巻芯１３に近い側に巻かれたフィルムＦに皺、巻きずれ等が発生するのを防止することができる。
また、ミルロール１２の凹凸が緩和されるとともに、押さえロール１４とエアシリンダ７１を含む系がミルロール１２の偏心に伴う振動に共振することが防止される。
【００４８】
なお、図示していないが、この第２の実施形態においても、押さえロール１４を押さえ始め位置に位置決めするために、また、ミルロール１２の径の増大に伴なってエアシリンダ７１を後退させるために、前記第１の実施の形態における押圧力制御部６３に準じた構成の図示していない制御部が設けられる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、押さえロールを回転可能に支持し、かつ、該押さえロールの押圧方向に進退移動可能な軸受手段と、上記押さえロールに押圧力を発生させるため、上記軸受手段を介して押さえロールに弾性押圧力を加える押圧力発生手段と、この押圧力発生手段を押さえロールの押圧方向に進退移動させる移動手段と、上記押圧力発生手段と軸受手段との間に介在され、作動時に前記押えロールの押圧方向の動きを制止するブレーキ手段と、押さえロールの押圧力が予め設定した押圧力になるように押圧力発生手段の弾性押圧力を制御し、かつ、押さえロールの振幅が許容幅を超えた時にブレーキ手段を作動させる制御手段とを備えているので、押さえロールのバウンドを抑制することができるとともに、押さえロールに押圧力を作用させる機構のばね成分による共振も強制的に抑止することができる。したがって、巻始めからタッチ巻を行なうことが可能となる。
【００５０】
また、本発明は、前記ブレーキ手段が、前記押圧力発生手段および軸受手段にそれぞれ配設した摩擦係合板と、これらの摩擦係合板のいずれか一方を他方に当接係合させるブレーキ用アクチュエータとを備えた構成を有するので、応答性の良いブレーキ作用を得ることができる。
【００５１】
更に、本発明は、前記移動手段が、ナットと、このナットに螺合するスクリュと、このスクリュを回転駆動するモータとを備えた構成を有するので、ミルロールの巻太りに対応して押圧力発生手段をゆっくり移動するのに最適である。しかも、ナットとスクリュのねじ側面に摩擦力が働くので押圧力発生手段のばね力でスクリュが逆駆動される虞れがなく、このため、押さえロールの振動に影響されることなく押圧力発生手段を安定に移動させることができる。
【００５２】
更にまた、本発明は、前記制御手段が、押さえロールの振幅を検出する振幅検出手段と、上記振幅と予め設定された振幅閾値とを比較し、この振幅が振幅閾値を超える期間をブレーキ作動期間として検出する振幅比較手段と、前記巻芯が所定回転する期間における押さえロールの振幅に基づいて、該期間以後における押さえロールの振幅の上限、下限の発生タイミングを予測し、前記所定回転期間以後、前記予測された振幅の上限、下限の各発生タイミングにおいて対応する前記ブレーキ作動期間だけブレーキＯＮ指令を出力するブレーキタイミング計算手段と、ブレーキＯＮ指令に基づいて前記ブレーキ手段を作動させるブレーキ駆動手とを備えた構成を有するので、押さえロールの振動の周波数が高くなっても、ブレーキ機構の作動遅れを生じることがなく、このため、押さえロールのバウンドをより確実に抑制することができる。
【００５３】
また、本発明は、前記制御手段が、押さえロールの振幅を検出する振幅検出手段と、上記振幅と予め設定された振幅閾値とを比較し、該振幅が前記振幅閾値を超えるブレーキ作動期間において第１のブレーキＯＮ指令を出力する振幅比較手段と、前記巻芯が所定回転する期間における前記押さえロールの振幅に基づいて、該期間以後における前記押さえロールの振幅の上限、下限の発生タイミングを予測し、前記所定回転期間以後、前記予測された振幅の上限、下限の各発生タイミングにおいて対応する前記ブレーキ作動期間だけ第２のブレーキＯＮ指令を出力するブレーキタイミング計算手段と、上記第１のブレーキＯＮ指令と第２のブレーキＯＮ指令とを選択するスイッチ素子と、このスイッチ素子によって選択される第１または第２のブレーキＯＮ指令に基づいて上記ブレーキ手段を作動させるブレーキ駆動手段とを備えているので、上記スイッチ素子の切換操作によって押さえロールの稼働の条件（振動周波数等）に適合するブレーキ制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施の形態に係る巻取機の構成を示す概略側面図。
【図２】制御装置の構成の一例を示すブロック式図。
【図３】ミルロールの偏心状態を示す概略図。
【図４】偏心したミルロールに押さえロールが接触している状態を示す概略図。
【図５】時間経過に対する押さえロールの振幅変化を示すグラフ。
【図６】時間経過に対する押さえロールの予測振幅変化とブレーキの作動タイミングを示すグラフ。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る巻取機の構成を示す側面図。
【図８】第2の実施形態における制御装置の構成例を示すブロック図。
【図９】従来のタッチロール式巻取機の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１２ミルロール
１３巻芯
１４押さえロール
１５摺動軸受
１６ブレーキ板
１７押圧ばね
１８ばねケース
２３ナット
２４スクリュ
２５モータ
２６エンコーダ
２７振幅センサ
２８電磁コイル
３１摩擦板
３４押圧力センサ
５０制御装置
５１ＰＩＤ制御回路
５２押圧力設定器
５６振動サイクル算出回路
５７ブレーキタイミング計算回路
５８振幅比較回路
５９切換スイッチ
６１ブレーキ駆動回路
６２閾値設定器
Ｆフィルム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a press roll type winder suitable for use in a biaxially stretched film manufacturing apparatus, an unstretched film manufacturing apparatus, a winding apparatus for paper, cloth, and the like.
[0002]
[Prior art]
When a thin film such as a stretched film is wound, an undesired phenomenon mainly caused by air entrainment in the winding process, such as winding deviation, eccentric winding, and wrinkling of the film occurs. These phenomena have become more prominent with the recent high-speed winding, and have become a problem in product film yield and quality.
In order to cope with this problem, conventionally, when a film is wound around a core, the film is pressed in a direction toward the core by a touch roll (pressing roll) arranged parallel to the axis of the core. I have to.
[0003]
FIG. 9 shows an example of a conventional touch roll type winding device. In this winding device, the film 1 is wound around the core 3 while being pressed in the direction of the core 3 by a touch roll (pressing roll) to form a mill roll 6. The touch roll 2 presses the film 1 by the urging force of the air cylinder 4.
[0004]
On the other hand, although not shown, in the example of the touch roll type winding device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-349193, the pressing force of the touch roll is generated using the elasticity of the pressing spring.
The pressing spring is interposed between a frame that supports the touch roll so as to be able to advance and retreat, and a back portion of the touch roll. The frame can be moved back and forth by the rotation of the ball screw, and the first and second touch roll position detection sensors are installed at an appropriate interval in the movement direction of the touch roll. The first touch roll position detection sensor is provided on the side farther from the mill roll than the second touch roll position detection sensor.
[0005]
The touch roll retracts on the frame while compressing the spring as the diameter of the mill roll increases. Then, when the touch roll is retracted to the position detected by the first touch roll position detection sensor, the frame is retracted based on the detection signal of the sensor, and as a result, the pressing spring is extended to push the touch roll. The pressure is reduced.
On the other hand, when the touch roll moves forward to the position detected by the second touch roll position detection sensor, the frame is stopped based on the detection signal of this sensor.
[0006]
Thus, in this touch roll take-up device, the position of the frame is controlled so that the length of the spring is held within a certain range, that is, the pressing force of the touch roll is held within a specified range. .
The touch roll type winding device monitors the operation and stop timing of the frame, and when the change in the timing becomes irregular, it is determined that a malfunction has occurred in the action of the touch roll. I try to stop my work.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Along with the increase in the forming speed and the width of the sheet-like film, immediately after film rewinding, the surface of the wound film is not flat, which causes a phenomenon that the pressing roll bounces.
This phenomenon occurs particularly at a stage called bottom winding, that is, at the beginning of winding where the cut film ends are folded and wound. The bounce of the pressing roll causes eccentricity in the winding of the mill roll. Therefore, it is conceivable to suppress this by using a means such as a damper. However, this bounce does not heal easily because the amplitude is small and the oscillation cycle is slow.
[0008]
As a means for avoiding the bounce of the pressing roll at the initial stage of winding, there is a method called gap winding in which the pressing roll is wound away from the mill roll at the start of winding. However, in this method, since it is difficult to control the amount of entrained air, the amount of entrained air may change greatly, and therefore the take-up reliability is lacking.
After all, touch winding, which presses the pressing roll against the mill roll at all times and controls the pressing force, is superior in improving the quality of the product. Therefore, as a winding method, avoid the gap winding as much as possible and avoid the touch winding. It is desirable to adopt.
[0009]
In the touch roll type winding device according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-349193, since the pressing force of the touch roll depends on the elastic force of the pressing spring, when the bounce occurs in the pressing roll, the pressing roll and the pressing spring Depending on the natural frequency of the vibration system including the vibration system, this vibration system may resonate. Accordingly, it is necessary to add a means for preventing resonance such as a damper, which leads to a complicated configuration.
[0010]
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a sheet-like winder capable of winding a film satisfactorily without causing wrinkles, winding deviation, eccentric winding, and the like.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
1st invention is a winder of the sheet-like material which winds around a core, pressing a sheet-like material with a pressing roll, Comprising: The said pressing roll is supported rotatably and the pressing direction of this pressing roll A bearing means capable of moving forward and backward, a pressing force generating means for applying an elastic pressing force to the pressing roll via the bearing means for generating a pressing force on the pressing roll, and the pressing force generating means on the pressing roll. A moving means for moving forward and backward in the pressing direction, a brake means interposed between the pressing force generating means and the bearing means for stopping movement of the pressing roll in the pressing direction during operation, and a pressing force of the pressing roll Is a control that controls the elastic pressing force of the pressing force generating means so that the pressure becomes a preset pressing force, and operates the brake means when the amplitude of the pressing roll exceeds an allowable width. It is characterized in that it comprises a stage.
[0012]
According to a second invention, in the first invention, the brake means includes a friction engagement plate disposed on the pressing force generation means and the bearing means, respectively, and one of these friction engagement plates is brought into contact with the other. And a brake actuator to be combined.
[0013]
According to a third invention, in the first or second invention, a spring is used as the pressing force generating means.
[0014]
A fourth invention is characterized in that, in the first or second invention, an air cylinder is used as the pressing force generating means.
[0015]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the moving means includes a nut, a screw screwed into the nut, and a motor that rotationally drives the screw. .
[0016]
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the control means compares the amplitude and a preset amplitude threshold with the amplitude detection means for detecting the amplitude of the pressing roll, An amplitude comparison unit that outputs a brake ON command during a brake operation period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold value, and a brake drive unit that operates the brake unit based on the brake ON command are provided.
[0017]
In a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the control unit compares the amplitude with a predetermined amplitude threshold value with an amplitude detection unit that detects the amplitude of the pressing roll, Based on the amplitude comparison means for detecting a period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold as a brake operation period, and the amplitude of the pressing roll during the period in which the winding core rotates a predetermined period, the upper limit of the amplitude of the pressing roll after the period A brake timing calculating means for predicting the occurrence timing of a lower limit, and outputting a brake ON command only during the brake operation period corresponding to each occurrence timing of the upper and lower limits of the predicted amplitude after the predetermined rotation period; And brake drive means for operating the brake means based on an ON command.
[0018]
According to an eighth invention, in any one of the first to fifth inventions, the control means compares the amplitude and a preset amplitude threshold with amplitude detection means for detecting the amplitude of the pressing roll, Based on the amplitude comparison means for outputting a first brake ON command during a brake operation period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold, and the amplitude of the presser roll during a period in which the winding core rotates a predetermined amount, the presser after the period The generation timing of the upper limit and the lower limit of the roll amplitude is predicted, and after the predetermined rotation period, the second brake ON command is output only during the brake operation period corresponding to the predicted generation timing of the upper limit and the lower limit of the amplitude. A brake timing calculating means; a switch element for selecting the first brake ON command and the second brake ON command; and the switch Is characterized in that the first or second based on the brake ON command is selected and a brake driving means for actuating said brake means by the element.
[0019]
First Embodiment of the Invention
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First embodiment:
FIG. 1 is a side view showing a moving mechanism of a pressing roll of a winder. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control device that controls the moving mechanism.
[0020]
In each figure, the film F is supplied from the direction shown by the arrow. The film F is wound around the core 13 while being pressed by the pressing roll 16 to form the mill roll 12.
The mill roll 12 is rotationally driven by a winding motor 35 via a chain sprocket 36, a chain 37, and a chain sprocket 38. The torque of the winding motor 35 is controlled so as to match the supply speed of the film F and to give an appropriate tension to the film F.
[0021]
The pressing roll 14 is urged toward the core 13 by the pressing spring 17 so that the pressing force is applied from the pressing spring 17. That is, an elastic biasing force of the pressing spring 17 is applied to the pressing roll 14 via a sliding bearing 16 that supports the rotating shaft 15.
The pressing spring 17 is housed in a spring case 18, and its elastic biasing force is detected by a pressing force sensor 34 interposed between the rear end of the pressing spring 17 and the inner surface of the spring case 18. It should be noted that a spring stopper is provided at the open end of the spring case 18, thereby preventing the pressing spring 17 from popping out and being excessively stretched.
[0022]
The pressing roller 14 is preferably rotationally driven with a torque comparable to the friction torque between the rotary shaft 15 and the sliding bearing 16 so that excessive tension is not applied to the film F to be wound. A motor used for driving the pressing roller 14 is not shown.
A linear bearing 19 is fixed to each of the sliding bearing 16 and the spring case 18, and a linear guide 21 that engages with the linear bearing 19 is laid on a base 22 fixed to the external fixing member. Yes. Therefore, the presser roll 14 and the spring case 18 are guided by the linear guide 21 and can travel in the left-right direction in FIG. 1, that is, in a direction approaching or separating from the mill roll 12.
[0023]
As a moving means for moving the pressing roll 14 forward and backward with respect to the mill roll 12 via the pressing spring 17, a motor 25 mounted on the base 22, a screw 24 driven to rotate by the motor, and a spring case 18 are fixed. In addition, a nut 23 that is screwed into the screw 24 is provided.
When the motor 25 is driven by the output of the motor drive circuit 55 (see FIG. 2) built in the winding control device 50, the spring case 18 is advanced and retracted by the rotation-linear motion conversion mechanism including the screw 24 and the nut 23. As a result, the pressing force of the pressing roll 14 against the mill roll 12 changes.
An encoder 26 is attached to the motor 25, and the position and moving speed of the spring case 18 are detected by the encoder 26.
[0024]
FIG. 1 shows a state in which the film F is wound up by pressing the pressing roll 14 against the mill roll 12. In this state, the mill roll 12 has a small diameter shape indicated by a solid line. As the winding progresses until the mill roll 12 is fully wound as shown by the two-dot chain line, the presser roll 14 and the spring case 18 are retracted to the positions indicated by the two-dot chain line, respectively.
[0025]
By the way, in the initial stage of winding of the film F, the horizontal or oblique linear convex portions formed by the winding start end of the film F remain on the surface of some of the films that are subsequently overlapped. . The pressing roll 14 bounces due to the linear convex portion, and as a result, the outer peripheral shape of the mill roll 12 is eccentric as the number of turns of the film F increases. When the vibration frequency generated based on the bounce matches the natural frequency of the vibration system including the pressing roll 14 and the pressing spring 17, resonance is caused and the eccentricity is promoted.
[0026]
Therefore, in this embodiment, in order to suppress the vibration of the pressing roll 14, a braking force is applied to the pressing roll 14 for a short time for each eccentric cycle of the mill roll 12.
As constituent elements of the brake mechanism for applying the braking force, the spring case 18 includes an electromagnetic coil 28, an iron piece (plunger) 29 that is moved down by the electromagnetic force generated by the coil 28, and friction coupled to the iron piece 29. A plate 31 is provided, and the sliding bearing 16 is provided with a brake plate 16 a that abuts and engages the friction plate 31.
In this brake mechanism, an electromagnetic actuator is used to generate a braking force, but it is also possible to use a fluid pressure actuator such as an air cylinder instead. Fluid pressure is supplied to the fluid pressure actuator via an electromagnetic valve.
[0027]
The vibration sensor 27 is provided to detect the frequency and amplitude of the pressing roll 14 that vibrates due to the convex portion formed on the film surface of the mill roll 12 and the eccentricity of the mill roll 12. The vibration bar 27b is provided, and an electromagnetic coil 27a (see FIG. 2) attached to the spring case 18.
The vibration sensor 27 replaces the relative movement of the sliding bearing 16 and the spring case 18 with the relative movement of the vibration bar 27b and the electromagnetic coil 27a, and the secondary voltage of the electromagnetic coil 27a that changes with this movement. This is a differential transformer type sensor that detects the frequency and amplitude based on the above.
[0028]
As shown in FIG. 2, the control device 50 includes a pressing roll pressing force control unit 63 and a pressing roll brake control unit 64.
In the pressing roll pressing force control unit 63, the pressing roll pressing force setting unit 52 sets a target pressing force of the pressing roll 14 that meets the winding condition. The PID control circuit 51 compares the target pressing force with the pressing force of the pressing spring 17 (actual pressing force of the pressing roller 14) detected by the pressing force sensor 34, and performs an operation corresponding to the deviation of these forces. Calculate the amount and output it.
[0029]
The pressing start position setting circuit 53 indicates an initial (pressing start) target position of the spring case 18 necessary for applying a predetermined pressing force to the pressing roll 14. The changeover switch 54 selects the output of the PID control circuit 51 and the output of the pressing start position setting circuit 53 and inputs the selected output to the case movement motor drive circuit 55.
[0030]
On the other hand, the vibration cycle calculation circuit 56 of the presser roll brake control unit 64 is based on the vibration of the presser roll 14 detected by the vibration sensor 27. Point and the maximum amplitude point on the right) are calculated. The amplitude comparison circuit 58 compares the amplitude of the vibration detected by the vibration sensor 27 with the threshold value of the amplitude of the pressing roll 14 set by the threshold setting device 62, and the timing period during which the amplitude of the signal exceeds the threshold value. Is detected as the brake operating time.
The brake timing calculation circuit 57 is based on the occurrence timing of each amplitude peak point given from the vibration cycle calculation circuit 56 and the brake operation time given from the amplitude comparison circuit 58 via the changeover switch 59. The brake timing synchronized with the occurrence time of the peak point is calculated. The changeover switch 59 selectively inputs the output of the amplitude comparison circuit 58 to the brake timing calculation circuit 57 and the brake drive circuit 61.
[0031]
In the winder according to this embodiment, the vibration suppression control described below is executed to suppress the vibration of the pressing roll 12 during winding of the film F.
[0032]
The empty core 13 around which the film F is not wound is rotated at the same peripheral speed as the film F is fed. The winding start end of the film F is formed by a film cutting operation executed at the end of the previous winding operation. In this film cutting operation, a traversing cutter blade (not shown) is moved in a direction crossing the film F. Since the movement of the blade is performed while the film F is running, it is a cutting end of the film F. The winding start end is inclined with respect to the axis of the winding core 13.
The sharp-angled tip of the film F formed by the oblique cutting is charged by a static electricity applying device (not shown) and then wound around the core 13 by an electrostatic attraction action.
[0033]
At this time, the pressing start position setting circuit 53 connects the switch 54 to the side opposite to that shown in the figure, and inputs a signal indicating the initial target position of the spring case 18 to the motor drive circuit 55. As a result, the motor 25 is started. Thereby, since the screw 24 rotates and the spring case 18 moves forward, the pressing roll 14 is pushed by the spring 7 and approaches the mill roll 12.
When the spring case 18 reaches the initial target position, that is, when the spring 17 advances to a position where a predetermined pressing start pressing force is applied to the pressing roll 14, the pressing start position setting circuit 53 determines this based on the output of the encoder 26. To detect.
At this time, the pressing start position setting circuit 53 temporarily outputs a motor stop command to the motor drive circuit 55 to stop the motor 25, and then switches the switch 54 to operate. Accordingly, the output of the PID control circuit 51 is applied to the motor drive circuit 55, so that the pressing force of the pressing roll 14 is maintained at the target pressing force set by the pressing roll pressing force setting device 52. The position of 18 is controlled.
The PID control circuit 51 calculates the compression amount of the spring 17 for obtaining the pressing force set by the pressing force setting device 52 based on the output of the encoder 26, and the spring coefficient of the spring 17 is calculated from this compression amount. (Spring constant) is calculated. Based on this coefficient and the actual pressing force detected by the pressing force sensor 34, the necessary movement amount of the spring case 18 is calculated, and a command corresponding to this necessary movement amount is given to the motor drive circuit 55.
[0034]
By the way, immediately after the winding of the film F is started in this way, as described above, because of the linear or convex portion in the horizontal or oblique direction formed by the winding start end of the film F, the pressing is performed. The phenomenon that the roll 14 bounces occurs. This phenomenon occurs particularly at the beginning of winding, in which the cut film end portion called the lower winding is folded and overlapped.
The bounce of the pressing roll 14 causes the mill roll 12 to be eccentric as shown in FIG. When the eccentric amount of the mill roll is d / 2, the pressing roll 14 generates vibration with an amplitude d as shown in FIG. Even if it is attempted to suppress this vibration with a damper or the like, it cannot be easily suppressed if the bounce amplitude is small and the vibration cycle is slow, just after the start of winding.
[0035]
Therefore, the press roll brake control unit 64 suppresses the bounce of the press roll 14 according to control modes 1 and 2 described below.
Control form 1
As shown in FIG. 5, the amplitude comparison circuit 58 of the brake control unit 64 includes the amplitude d of the pressing roll 14 detected by the amplitude sensor 27 and the threshold value e of the amplitude set by the threshold setting unit 62. ₁ , E ₂ Or (e ₁ + E ₂ ) And the amplitude of the pressing roll 14 is the threshold value e ₁ , E ₂ Or (e ₁ + E ₂ ) Is applied to the brake drive circuit 61 in a period exceeding () in FIG. Thus, the brake drive circuit 61 outputs a drive current for turning on the brake to the electromagnetic coil 28 of the brake mechanism during the periods a and b.
[0036]
When the electromagnetic coil 28 is excited by the drive current, the friction plate 31 protrudes downward and frictionally engages with the brake plate 16a of the sliding bearing 16. As a result, a braking force acts on the pressing roll 14 and the relative movement between the spring case 18 and the sliding bearing 16 is forcibly restrained, so that the bounce of the pressing roll 14 supported by the sliding bearing 16 is suppressed. Is done.
[0037]
If the brake is applied when the pressing roll 14 is about to move in the forward direction (left direction in FIG. 4), a gap is formed between the pressing roll 14 and the mill roll 12, and the pressing roll 14 is moved backward (see FIG. When the brake is applied when attempting to move in the right direction in FIG. 4, the pressing roll 14 presses the mill roll 12 more strongly than the spring force of the pressing spring 17.
Thus, according to this control mode 1, when the amplitude of the pressing roll 14 is larger than a preset threshold value, the movement range of the pressing roll 14 is limited, so that the unevenness of the mill roll 12 can be reduced. . Further, since the system including the pressing roll 14 and the pressing spring 17 is prevented from resonating with vibration accompanying the eccentricity of the mill roll 12, the eccentricity of the mill roll 12 is not promoted by this resonance.
[0038]
When the amplitude of the pressing roll 14 is within the above threshold value, no braking force acts on the pressing roll 14, and the pressing force is maintained as it is.
The amplitude threshold e ₁ , E ₂ Is based on the time when the amplitude of the pressing roll 14 is zero. In addition, the threshold value (e ₁ + E ₂ ) Is based on the immediately preceding threshold, from which the amplitude of the presser roll 14 is (e ₁ + E ₂ ) When changed, the amplitude becomes the next threshold value.
[0039]
Next, control mode 2 will be described.
Control form 2
The amplitude comparison circuit 58 includes the amplitude d of the pressing roll 14 detected by the amplitude sensor 27 and the threshold value e of the amplitude set by the threshold setting unit 62. ₁ + E ₂ Or (e ₁ + E ₂ ) And the amplitude d of the presser roll 14 is the threshold e ₁ + E ₂ Or (e ₁ + E ₂ ) Exceeding the periods a) and b) are transmitted to the brake timing calculation circuit 57 via the switch 59 (currently, the connection state is opposite to that shown).
[0040]
At the same time, the vibration cycle calculation circuit 56 determines the vibration cycle time (vibration cycle) t based on the output of the amplitude sensor 27. ₀ And the upper limit occurrence time T of the amplitude ₁ , T ₂ , T _Three , ... T _n And lower limit occurrence point Th ₁ , Th ₂ , Th _Three , ... Th _n The average vibration cycle time t is calculated from these. Then, from the average vibration cycle time t, the current timing (time Th _n Or Th ₁ ) Predicts the timing of the upper and lower amplitudes after that, and corrects the predicted timing in consideration of signal delay and mechanical operation delay, and calculates the corrected predicted timing as a brake timing. Input to the circuit 57.
In addition, the upper limit occurrence time T of the amplitude ₁ , T ₂ , T _Three , ... T _n And lower limit occurrence point Th ₁ , Th ₂ , Th _Three , ... Th _n The measurement period is appropriately set in consideration of the machine speed, the diameter of the winding core 13, the vibration state, the vibration frequency, and the like. For example, the measurement period is set to a period in which the winding core 13 rotates five times.
[0041]
As shown in FIG. 6, the brake timing calculation circuit 57 generates a brake operation period a / 2, a / 2 or b / based on the predicted upper and lower limit timings of the time a or b given from the amplitude comparison circuit 58. 2, b / 2. Then, the brake operation times a and b (brake ON command) in one cycle as shown in FIG. 6 are stored in storage means (not shown) in association with the predicted upper and lower limit timings.
[0042]
The above-described amplitude measurement processing, calculation processing, prediction processing, storage processing, and the like are executed while several cycles (for example, five cycles) have elapsed since the time when the amplitude of the pressing roll 14 exceeded the threshold value. Then, after the elapse of the time, the brake is operated based on the contents stored in the storage means.
That is, the brake timing calculation circuit 57 reads the brake ON command corresponding to the timing based on the timing of the upper and lower limits predicted by the vibration cycle calculation circuit 56 from the storage means, and gives this to the brake drive circuit 61. As a result, the brake drive circuit 61 outputs a drive current for turning on the brake at the predicted timing to the electromagnetic coil 28 of the brake mechanism.
[0043]
According to this control mode 2 using the brake timing calculation circuit 57, the same timing after the above period is predicted based on the occurrence timing of the upper and lower limits of the vibration of the presser roll 14 during a predetermined period, and this predicted timing. To activate the brake mechanism. Therefore, even if the frequency of vibration of the pressing roll 14 is increased, there is no delay in the operation of the brake mechanism, and hence the bounce of the pressing roll 14 can be more reliably suppressed.
[0044]
Note that the switch 59 performs, for example, the brake control of the control mode 1 when the core 13 is rotated at a low speed, and the control mode 2 when the core 13 is rotated at a high speed. Switching connections can be made so that control is performed.
Further, the switch 59 executes the brake control of the control mode 1 until the winding length of the film F on the core 13 reaches a predetermined length (for example, 3000 m), and after that time, the brake control of the control mode 1 is executed. It is also possible to make a switching connection so that the brake control is executed. In this case, the winding length is detected by an appropriate means such as a winding length counter, and the switch 59 is automatically switched when the detected winding length reaches the predetermined length.
[0045]
According to this embodiment that executes the control of the control modes 1 and / or 2 described above, the bounce of the pressing roll 14 that occurs particularly during the initial winding of the film F is suppressed, and the winding is performed on the side closer to the core 13. It is possible to prevent wrinkles, winding slips, and the like from occurring on the film F.
[0046]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment uses an air cylinder 71 as means for applying a pressing force to the pressing roll 14, and this is different from the first embodiment shown in FIGS.
The air cylinder 71 has its piston rod connected to the bearing 16 so that the pressing force is directly applied to the sliding bearing 16 that supports the rotating shaft 15 of the pressing roll 14. The air cylinder 71 is supplied with air having the pressure set by the pressing roll pressing force setting device 52 via the air circuit 72.
It is desirable that the pressing roll 14 is driven so that excessive tension is not applied to the film F to be wound. Therefore, the pressing roll 14 is driven by a motor (not shown) so as to rotate at a torque comparable to the friction torque between the rotating shaft 15 and the sliding bearing 16 as in the first embodiment. The
[0047]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the control roll brake control unit 64 executes the brake control of the control mode 1 and / or the control mode 2. Therefore, it is possible to suppress the bounce of the pressing roll 14 that occurs at the time of initial winding of the film F, and to prevent wrinkles, winding deviations, and the like from occurring on the film F wound on the side close to the core 13.
Further, the unevenness of the mill roll 12 is alleviated, and the system including the press roll 14 and the air cylinder 71 is prevented from resonating with vibration accompanying the eccentricity of the mill roll 12.
[0048]
Although not shown, also in the second embodiment, in order to position the pressing roll 14 at the pressing start position, and to move the air cylinder 71 backward as the diameter of the mill roll 12 increases. A control unit (not shown) having a configuration similar to the pressing force control unit 63 in the first embodiment is provided.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, the presser roll is rotatably supported, and the bearing means capable of moving back and forth in the pressing direction of the presser roll, and the presser roll via the bearing means for generating the pressing force. A pressing force generating means for applying an elastic pressing force to the roll; a moving means for moving the pressing force generating means forward and backward in the pressing direction of the pressing roll; and interposed between the pressing force generating means and the bearing means. The brake means for stopping the movement of the presser roll in the pressing direction, and the elastic pressing force of the pressing force generating means are controlled so that the pressing force of the pressing roll becomes a preset pressing force. Control means for operating the brake means when the pressure exceeds the limit, the bounce of the pressing roll can be suppressed and the pressing force is applied to the pressing roll. Resonance of the spring components of the mechanism can also be suppressed forcibly. Therefore, touch winding can be performed from the beginning of winding.
[0050]
According to the present invention, the brake means includes a friction engagement plate disposed in each of the pressing force generation means and the bearing means, and a brake actuator that abuts and engages one of these friction engagement plates with the other. Therefore, it is possible to obtain a responsive braking action.
[0051]
Furthermore, the present invention has a configuration in which the moving means includes a nut, a screw that is screwed to the nut, and a motor that rotationally drives the screw, so that a pressing force is generated corresponding to the roll thickness of the mill roll. Ideal for slow moving means. Moreover, since a frictional force acts on the screw side surfaces of the nut and the screw, there is no fear that the screw is reversely driven by the spring force of the pressing force generating means, so that the pressing force generating means is not affected by the vibration of the pressing roll. Can be moved stably.
[0052]
Furthermore, according to the present invention, the control means compares the amplitude with a predetermined amplitude threshold value with the amplitude detection means for detecting the amplitude of the pressing roll, and sets the period during which the amplitude exceeds the amplitude threshold as the brake operation period. Based on the amplitude comparison means to detect and the amplitude of the pressing roll in the period in which the winding core rotates a predetermined time, the upper limit and the lower limit generation timing of the pressing roll amplitude after the period are predicted, and after the predetermined rotation period, Brake timing calculation means for outputting a brake ON command only during the corresponding brake operation period at each occurrence timing of the upper limit and lower limit of the predicted amplitude, and a brake driver for operating the brake means based on the brake ON command Even if the frequency of the presser roll vibration increases, the brake mechanism is delayed. Without causing, Therefore, it is possible to more reliably suppress the bounce of the pressing roll.
[0053]
Further, according to the present invention, the control means compares the amplitude with a preset amplitude threshold value with the amplitude detection means for detecting the amplitude of the pressing roll, and the control means performs a first operation in a brake operation period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold value. Based on the amplitude comparison means for outputting the brake ON command 1 and the amplitude of the presser roll during the period in which the winding core rotates a predetermined time, the upper limit and lower limit generation timings of the presser roll amplitude after the period are predicted. A brake timing calculation means for outputting a second brake ON command only during the brake operation period corresponding to each occurrence timing of the upper limit and the lower limit of the predicted amplitude after the predetermined rotation period; and the first brake ON command Switch element for selecting the second brake ON command and the first or second brake element selected by the switch element And brake drive means for operating the brake means based on a rake ON command, so that the brake control suitable for the operating conditions (vibration frequency, etc.) of the pressing roll can be realized by the switching operation of the switch element. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a winder according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a control device.
FIG. 3 is a schematic view showing an eccentric state of a mill roll.
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which a pressing roll is in contact with an eccentric mill roll.
FIG. 5 is a graph showing changes in the amplitude of the press roll over time.
FIG. 6 is a graph showing a predicted amplitude change of the pressing roll and a brake operation timing with respect to time.
FIG. 7 is a side view showing a configuration of a winder according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a conventional touch roll winder.
[Explanation of symbols]
12 Mill roll
13 core
14 Pressing roll
15 Sliding bearing
16 Brake plate
17 Pressing spring
18 Spring case
23 Nut
24 screw
25 motor
26 Encoder
27 Amplitude sensor
28 Electromagnetic coil
31 Friction plate
34 Pressure sensor
50 Control device
51 PID control circuit
52 Pressure setting device
56 Vibration cycle calculation circuit
57 Brake timing calculation circuit
58 Amplitude comparison circuit
59 selector switch
61 Brake drive circuit
62 Threshold setting device
F film

Claims

A sheet-like winder that winds around a core while pressing the sheet-like material with a holding roll,
Bearing means for rotatably supporting the pressing roll and capable of moving back and forth in the pressing direction of the pressing roll;
In order to generate a pressing force on the pressing roll, a pressing force generating means for applying an elastic pressing force to the pressing roll via the bearing means;
Moving means for moving the pressing force generating means forward and backward in the pressing direction of the pressing roll;
Brake means interposed between the pressing force generating means and the bearing means for stopping movement in the pressing direction of the presser roll during operation;
Control for controlling the elastic pressing force of the pressing force generating means so that the pressing force of the pressing roll becomes a preset pressing force, and for operating the brake means when the amplitude of the pressing roll exceeds an allowable width And a sheet winder.

The brake means includes a friction engagement plate disposed on each of the pressing force generation means and the bearing means, and a brake actuator that abuts and engages one of these friction engagement plates with the other. The sheet-like product winder according to claim 1.

The sheet-like material winder according to claim 1 or 2, wherein a spring is used as the pressing force generating means.

The sheet-like product winder according to claim 1 or 2, wherein an air cylinder is used as the pressing force generating means.

5. The sheet take-up machine according to claim 1, wherein the moving means includes a nut, a screw screwed into the nut, and a motor that rotationally drives the screw. .

The control means is
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the pressing roll;
Amplitude comparison means for comparing the amplitude with a preset amplitude threshold, and outputting a brake ON command in a brake operation period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold;
The sheet-like material winder according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a brake drive unit that operates the brake unit based on the brake ON command.

The control means is
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the pressing roll;
Amplitude comparison means that compares the amplitude with a preset amplitude threshold and detects a period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold as a brake operation period;
Based on the amplitude of the presser roll during the predetermined rotation period of the core, the upper limit and the lower limit generation timing of the presser roll amplitude after the period are predicted, and after the predetermined rotation period, the predicted amplitude Brake timing calculation means for outputting a brake ON command only during the corresponding brake operation period at each occurrence timing of the upper limit and the lower limit;
The sheet-like material winder according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a brake drive unit that operates the brake unit based on the brake ON command.

The control means is
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the pressing roll;
Amplitude comparison means for comparing the amplitude with a preset amplitude threshold and outputting a first brake ON command in a brake operation period in which the amplitude exceeds the amplitude threshold;
Based on the amplitude of the presser roll during the predetermined rotation period of the core, the upper limit and the lower limit generation timing of the presser roll amplitude after the period are predicted, and after the predetermined rotation period, the predicted amplitude Brake timing calculation means for outputting a second brake ON command only during the corresponding brake operation period at each occurrence timing of an upper limit and a lower limit;
A switch element for selecting the first brake ON command and the second brake ON command;
The sheet-like object according to claim 1, further comprising: a brake driving unit that operates the brake unit based on a first or second brake ON command selected by the switch element. Winder.