JP5149818B2

JP5149818B2 - 長尺媒体巻取り制御装置

Info

Publication number: JP5149818B2
Application number: JP2009000667A
Authority: JP
Inventors: 隆夫半澤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2029-01-06
Also published as: JP2010159092A

Description

本発明は、長尺媒体巻取り制御装置に関し、特に平面構造で薄く柔軟で幅に比べて長さが長い長尺の媒体の巻取り減速時の運転方法に関するものである。

紙、布、フィルム、金属薄膜、薄鋼板等のウェブからなる大きな巻物の原反ロールを用いて、そこから規定の長さに巻き取ったものを製品とする巻取り設備において、巻取りのメインとなる装置のワインダーが長さの検出と制御を行っている（特許文献１、２参照）。巻き取るためのモータは汎用モータが適用され、その速度制御と運転停止はインバータ制御され、インバータはワインダーからの指令によって動作する。ワインダーは、巻取りロータ等の回転数から巻取り長を検出判断してインバータの運転を止める。運転停止を受けたインバータは、原反ロールを止めるべく、モータ回転をゼロに落とす制御を行う。インバータ制御の加速と減速の速度変化の傾き設定によるため固定的であり、原反ロールの厚さ変化に関わらず一定の制御のため、同じ速度変化の傾きとなる。

特開平９−９１０２３号公報特開平５−６４４７６号公報

製品ロールの巻取りを繰り返して行くうちに原反ロールの厚みは薄くなり、原反ロールの重さも変わるため慣性モーメントも変化する。加速時や一定速で巻き取る分には速度制御や巻取り長の制御は正確であり、原反ロールの影響を受けにくいが、減速で低速となる制御には影響が出やすい傾向がある。しかし、インバータ制御によるモータ減速の傾きは固定であり、原反ロールの重量変化に関わらず同じ制御のため、わずかではあるがバラツキが生じて、巻取り長さに違いが出る原因となる。

本発明は、原反ロールの変化をインバータ側で検出して、この変化に合わせて減速時のＵ字減速のカーブをＰＬＣで制御する手段を提供することを課題とする。

本発明では、上記課題を基づき、以下の特徴を有するものとする。
予め原反ロールの変化を、例えば表層、中層、芯層等のいくつかの部分について加速時のモータ電流の変化として計測してデータを取得する。このデータを用いて実際に製品巻取り時のモータ電流と照らし合わせて原反ロールの厚み変化を判断して読み取る。原反ロールの変化から巻取り減速のＵ字減速カーブの膨らみ具合を決定して速度制御に適用する。

すなわち、本発明は、長尺媒体を巻回した原反ロール及び該原反ロールを回転させるモータを備える巻取り設備の前記モータを加速し減速して動作制御を繰り返し行う長尺媒体巻取り制御装置において、前記モータの回転制御を行うインバータと、前記インバータによる前記モータの加速時の出力電流データと減速時の出力電流データを対として複数記憶する記憶手段とを備え、前記モータの少なくとも２回の加速時の前記インバータの出力電流を検出し、検出した加速時の出力電流値に対応する減速時出力電流値を前記記憶手段から取得し、取得した減速時出力電流値で前記モータを減速制御する長尺媒体巻取り制御装置である。

また、本発明は、前記長尺媒体巻取り制御装置において、前記巻取り設備に前記長尺巻取り制御装置を取付けて調整する際に、前記インバータによる前記モータの加速時の出力電流データと減速時の出力電流データを、前記原反ロールに巻回した長尺媒体の巻回半径が異なる複数の位置で、対として取得して記憶する長尺媒体巻取り制御装置である。

そして、本発明は、前記長尺媒体巻取り制御装置において、前記インバータによる前記モータの減速時の出力電流データを基に、前記モータは、原反ロールに巻回した長尺媒体の巻回半径が異なる位置で、減速時のＵ字カーブの膨らみ具合が微調整して減速制御される長尺媒体巻取り制御装置である。

本発明によれば、原反ロールから巻き取った製品の長さのばらつきが小さくなり期待した長さを製品化することができる。巻取り長さの正確性が向上すれば、余分に巻き取っている部分についても長さ減少の調整が図れるため、原価低減に寄与することができる。制御設備面からは、モータをドライブするインバータ側の制御で対応できるため、ワインダー等への機械側への計測器追加などの負担がなく、導入検討が比較的容易である。

本発明の実施例としての巻取り設備の構成例図である。原反ロールを加速させて計測するモータ電流の例図である。巻取り字の減速時間を原反ロールの厚みに合せて変化させる場合のＵ字減速の例図である。図１のＰＬＣにおいて巻取り減速時の速度制御を適用する手順の説明図である。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の長尺媒体巻取り制御装置の実施例について、図面を用いて説明する。

図１〜図４は、本発明の長尺媒体巻取り制御装置の実施例の説明図である。図１は、本発明の実施例としての巻取り設備の構成図、図２は、図１の設備中の原反ロールをモータで加速させてインバータのモータ電流を計測した例に示す図、図３は、実際に巻取りを行った時の加速時のモータ電流の違いに合せて、減速時間を変えて制御するＵ字減速の例を示す図、図４は、図１のＰＬＣにおいて巻取り減速時の速度制御を適用する手順の説明図である。

図１において、１はワインダー、２は原反ロールで巻き出して製品ロール６が作られ、巻き取って行くうちに原反ロール２の厚みは薄く軽くなり、無くなれば別の原反ロールがセットされる。３はウェブで原反ロール２から巻き出された長尺の媒体を示す。４は送りローラ、５は押えローラで巻取り時の空気の混入を防いでいる。６は製品ロールで１本巻き上がれば、次のロール芯がセットされる。７はモータで製品ロール６の生産に合せて原反ロール２を回転・停止させる。８は汎用のインバータでモータ回転の速度を変化させる。図中に明記はしていないがワインダー１内にも内部機器を制御するＰＬＣが実装されており、巻き始めのインバータ運転開始と巻き終わりで減速に移るための運転停止のタイミングを示す指示がインバータ８に対して行われる。９はＰＬＣでインバータ８に対して速度制御の指令を行う。

図２において、原反ロール２の厚みと重量変化を検出できるように、その変化をモータ電流の違いで行うために、巻き始めの加速中の最大なモータ電流値を予め計測する。原反ロール２の厚み変化に合せて要所要所で計測してそのデータはＰＬＣのラダープログラムに反映させて保管する。

図３において、巻き取って停止する時の減速の違いを示す図で、停止前の巻きシワを防ぐためにＵ字減速を行う。Ｕ字減速を行うときの減速時間は原反ロール２の厚み・重量の状態に合せて、若干違いをつけた膨らみとする。すなわち、原反ロール２の厚みが厚く、重量が思いときと、厚みが薄く、重量が軽いときとで、Ｕ字減速の特性曲線を変化させる制御を行う。本発明では、これをＰＬＣの速度指令で実行する。なお、従来技術はこの制御を、巻取りロータ等の回転数を基に巻取り長を検出判断するワインダーからの運転を止める指示を受けて、インバータで実行していた。

本実施例における手順について、図４を用いて説明する。
（１）事前の計測によって、原反ロール２から巻き取って行くに従って変化する厚み・重量に合せて、加速時のモータ電流の最大値をそれぞれ取得してデータ化する（ステップＳ４０２）。
（２）実際の制御において、巻取り初めの加速中のモータ電流をインバータ８から検出して最大値をＰＬＣ９で判断決定する（ステップＳ４０３）。
（３）巻取り運転の停止を受けて、インバータ８により減速する時は、モータ電流値から原反ロール２の厚み・重量の状態を予測して、その状態に合せたＵ字減速カーブの膨らみ具合を決定する（ステップＳ４０４）。
（４）決定したゲインを用いたＵ字減速カーブにて減速の速度制御を行って、ＰＬＣ９からインバータ８へ対して回転数の指示を行って停止させる（ステップＳ４０５）。
以上のステップＳ４０３〜ステップＳ４０５の制御を製品ロール６、１本毎に繰り返して実施する。
本実施例において、インバータ８によるモータ７の加速時の出力電流データと減速時の出力電流データを対とし、原反ロール２の巻回半径が異なる位置、例えば、表層、中層、芯層における複数データを事前に取得してデータ化し、実際の制御時に巻取り初めの加速中のモータ電流をインバータ８から検出し、事前の取得データと比較して、表層、中層、芯層のいずれかであるかを推定し、推定した巻回半径に対応する減速時の出力電流データを得ることができ、原反ロール２の巻回半径を測定することなく、適切な減速制御をすることができる。従来技術では、原反ロール２の巻回半径を考慮せずに、一定の制御であった。

１・・・ワインダー、
２・・・原反ロール、
３・・・ウェブ、
４・・・送りローラ、
５・・・押えローラ、
６・・・製品ロール、
７・・・モータ、
８・・・インバータ、
９・・・ＰＬＣ

Claims

長尺媒体を巻回した原反ロール及び該原反ロールを回転させるモータを備える巻取り設備の前記モータを加速し減速して動作制御を繰り返し行う長尺媒体巻取り制御装置において、
前記モータの回転制御を行うインバータと、前記インバータによる前記モータの加速時の出力電流データと減速時の出力電流データを対として複数記憶する記憶手段とを備え、前記モータの少なくとも２回の加速時の前記インバータの出力電流を検出し、検出した加速時の出力電流値に対応する減速時出力電流値を前記記憶手段から取得し、取得した減速時出力電流値で前記モータを減速制御することを特徴とする長尺媒体巻取り制御装置。
請求項１記載の長尺媒体巻取り制御装置において、
前記巻取り設備に前記長尺巻取り制御装置を取付けて調整する際に、前記インバータによる前記モータの加速時の出力電流データと減速時の出力電流データを、前記原反ロールに巻回した長尺媒体の巻回半径が異なる複数の位置で、対として取得して記憶することを特徴とする長尺媒体巻取り制御装置。
請求項１記載の長尺媒体巻取り制御装置において、
前記インバータによる前記モータの減速時の出力電流データを基に、前記モータは、原反ロールに巻回した長尺媒体の巻回半径が異なる位置で、減速時のＵ字カーブの膨らみ具合が微調整して減速制御されることを特徴とする長尺媒体巻取り制御装置。