JPH0151422B2

JPH0151422B2 -

Info

Publication number: JPH0151422B2
Application number: JP3237085A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kinoshita; Yasushi Ikeda
Original assignee: Fuji Iron Works Co Ltd
Current assignee: Fuji Univance Corp
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1989-11-02
Also published as: JPS61192656A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は大径の原反ロールから小径の製品ロー
ルに巻替えを行う巻替機において、加減速を行う
場合にも定常速度のときと同様の定張力を維持せ
しめるための張力制御装置に関する。

（従来の技術）合成樹脂薄膜、アルミニウム箔、薄い繊維シー
トなどの膜状物（本明細書においてはそれ等をフ
イルムと称す）を製造する工程の最終の巻取り工
程では、いつたん大径の原反ロールに巻取つてお
いて、その後に最終顧客が要求する定尺の小巻製
品ロールに巻き替えて出荷するようにしているの
が普通である。

ところでフイルム製造工程の巻取機では、生産
性向上、ロス低減を目指して、益々大径ロールに
巻取る傾向にあり、一般には巻取り直径が１〜
1.5mにもなつている。

この大径ロールを100m以下の例えば20m巻、
30m巻、5m巻き等の小径ロールに巻き替えねば
ならないことが多く、このため停止、巻き替え、
起動が頻繁に繰り返されるが、生産性を向上する
点から、最近では巻取り速度が例えば200m／
min以上と高速化され、従つて巻替えが短時間を
周期として数多く行われるようになつてきてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）上述する如き高速化に当つて問題になるのは原
反ロールについての慣性であり、急加速の際にフ
イルムが伸長あるいは破断するのと、急減速の際
に原反ロールが惰走して収縮あるいはしわ寄りが
発生するのとが問題であつた。

そこで従来は原反ロールを支持する巻出し軸に
ブレーキを連結して急加速時にはブレーキを解放
し、急減速時には逆にブレーキを掛けることによ
つて、慣性に対する補正を行つていたが、高重量
の大径ロールの場合はブレーキを解放しただけで
は急加速に対して追随し得なくて、依然としてフ
イルムが伸びる不都合は解消されず、一方、急減
速に際してはブレーキの制動力が適切でないとフ
イルムに過大な張力が加わつたり、逆にゆるみを
生じてしわの原因になるなどの問題があつて、根
本的な解決には程遠いものであつた。

本発明はかかる実状に対処して、加減速時にお
ける極端な速度の変化に対して簡便なブレーキと
制御系とを駆使して、常に一定張力がフイルムに
与えられるようにすることによつて従来の欠陥を
排除し、もつて巻替えの高速化に対応させようと
するものである。

（問題点を解決するための手段）そこで本発明は、実施例によつて明らかな如
く、トルク制御器２により制動力が調節されるブ
レーキ１を連結した巻出し軸３に支持せしめた大
径の原反ロールR₁からフイルムＦを引出して、
引取りロール４を経、巻取り部５に至らせ、速度
制御器７により巻取り速度が調節される前記巻取
り部５にて巻芯１０に巻取らせ、小径の製品ロー
ルR₂に巻替えを行う巻替機において、張力制御
装置を巻径検出器１１、張力設定器１２、速度設
定器１３、ブレーキトルク演算回路１４、慣性ト
ルク演算回路１５、加速時間調整回路１６ならび
に３種の第１，２，３スイツチング回路１７，１
８，１９から構成したものである。

巻径検出器１１は原反ロールR₁の時々刻々変
化する巻径を常時検出する検出器であり、張力設
定器１２は引出したフイルムＦの張力を設定して
トルク制御器２に指令信号として送るポテンシヨ
メータ等の操作器である。

また、速度設定器１３は、フイルムＦの巻取り
速度を設定して速度制御器７に指令信号として送
るポテンシヨメータ等の操作器である。

次にブレーキトルク演算回路１４は、巻径検出
器１１の巻径信号と張力設定器１２の張力信号と
を乗算する乗算器を要素と成している。

慣性トルク演算回路１５は、巻径検出器１１の
巻径信号を３乗すると共に、これに比例定数
K′を乗算する乗算器を要素と成している。

一方、加速時間調整回路１６は前記巻径信号を
自乗して、これに比例定数２Ｋを乗じた値と、現
在フイルムＦに加わる張力と、速度設定器１３の
速度信号とから、該速度信号による速度に達する
までの加速時間を演算する回路に形成している。

第１スイツチング回路１７は、ブレーキトルク
演算回路１４の出力端とトルク制御器２の入力端
とを、定速運転時及び減速運転時には接続し、加
速運転時にはしや断するスイツチ素子から形成し
ている。

第２スイツチング回路１８は、加速時間調整回
路１６を加速運転時には作動せしめ、定速運転時
及び減速運転時には非作動とするスイツチ素子か
ら形成している。

次に第３スイツチング回路１９は、慣性トルク
演算回路１５の出力端とトルク制御器２の入力端
とを減速運転時には接触し、定速運転時及び加速
運転時にはしや断するスイツチ素子に形成してい
る。

（作用）本発明の作用説明に先立つて、原反ロールR₁
が加・減速時において起る各現象につき述べる
と、加・減速時に生じる慣性トルクは、原反ロー
ルR₁の重量をＧ、直径をＤとするとGD²に比例
し、また、回転数にも比例し、一方、加・減速時
間には反比例する。

このことから、慣性トルクτ_Iはそのときの原反
ロールR₁の直径の３乗に比例し、加・減速時間
Ｔに反比例する。

τ_I＝ＫD³／Ｔ ……(A) ところで、張力F_Iは慣性トルクτ_I÷半径（Ｄ／
２）であるから、そのときに生じる張力は、 F_I＝2KD²／Ｔ ……(B) ∴ Ｔ＝2KD²／F_I ……(C) 実際の数字を当てはめて計算すると、直径(D)＝1m 重量(G)＝1000Kg 速度（Ｓ）＝200m／minのとき１秒間で加速すると、 τ_I＝84.88Kg−ｍ F_I＝169.76Kgとなる。

このF_Iの値が定常速度のときの張力以下でなけ
ればならないからF_I＝169.76Kgは過大である。

そこで例えばF_I≒8.5Kgであるとすると加速中
もこの張力に保持するには加速時間Ｔは約20秒か
けなければならない。

一方、直径が0.5mになると同一張力を保持す
るには５秒で良いことになる。

このように最大径において必要な一定の加速時
間を取つて、これを巻替えの都度当てはめるとす
ると、小径時にはかかる長時間を必要としないの
で不必要にサイクルタイムを長くする結果とな
り、生産性を著しく阻害する。

減速時においてはこれと逆で、定長巻取りをす
るために巻替側の径が変らないので一定の減速時
間が必要であつて、最大径のときに必要なブレー
キトルクは小径時には過大となるのは当然であ
る。

例えば前例と同じ条件の原反ロールR₁におい
て、減速時間を５秒一定とすると、最大径1mのときの慣性トルクτ_Iは、 τ_I＝17Kg−ｍとなり、一方、直径0.5mのときは直径の３乗に比例するから、 τ_I＝2.12Kg−ｍとなる。

従つて、巻径が大きいときはブレーキトルクを
大ならしめ、小さいときは巻径の３乗に比例する
小さなブレーキトルクに制御する必要がある。

本発明は、以上説明した原理に則した張力制御
が可能であつて、定速運転中はブレーキトルク演
算回路１４が演算した結果にもとづいて原反ロー
ルR₁の径変化に関係なく一定張力をフイルムＦ
に与えることが可能であり、始動の際の加速運転
中は加速時間調整回路１６の演算、制御によつて
所定の巻取り速度に至るまでの時間を制御すると
共に、ブレーキ１の制動を解放せしめることによ
つて、定張力を保ちながらロスタイムを解消で
き、さらに巻替終了直前の減速運転中は、ブレー
キトルク演算回路１４の演算による制動力に加え
て慣性トルク演算回路１５の演算による制動力を
ブレーキ１によつて与えるようにして、定張力を
保ちながら所定の巻取り速度で巻取りを完了する
ことが可能である。

（実施例）次に本発明の１実施について添付図面により詳
しく説明する。

図においてR₁は大径の原反ロールであつて、
巻出し軸３に支持せしめ巻出し軸３と一体で回転
し得るように軸水平に配設している。

巻出し軸３はベアリングによつて軽回転自在に
軸支されていると共に、トルク制御器２によつて
制動力が調節されるブレーキ１を掛脱可能に連結
せしめている。

なお、ブレーキ１は始動時の加速運転中を除い
て常時作動せしめられる第１ブレーキ１Ａ、すな
わち、通常のブレーキトルクを補償し得る容量の
ブレーキと、これよりも容量が小さい第２ブレー
キ２Ａ、すなわち、第１ブレーキ１Ａの容量を超
過した慣性トルクに打ち勝つに足るブレーキトル
クの不足分を補償し得るブレーキとの２系統を有
しており、一方、トルク制御器２についても、電
流フイードバツク方式のブレーキトルクユニツト
を、第１ブレーキ１Ａに対応したもの２Ａと第２
ブレーキ１Ｂに対応したもの２Ｂとの２系統備え
ている。

しかして前記巻出し軸３の後方側には、テンシ
ヨンピツクアツプローラ６、引取りローラ４、１
対の巻取用ローラを備えた巻取部５が順に列設さ
れており、引取りローラ４と巻取部５の前記ロー
ラとは、伝動装置９を介して可変速モータ８によ
り等表面速度で同時駆動されるように形成してお
り、可変速モータ８はフイードバツグ回路を有す
る速度制御器７によつて回転速度が制御されるよ
うになつている。

以上、挙示してなる各機械要素１〜９によつて
巻替機を構成していて、前記巻取部５に並設した
１対のローラにより表面巻取方式の巻取りを行う
ようになつており、原反ロールR₁から引出した
フイルムＦを、テンシヨンピツクアツプローラ
（ダンサローラ）６及び引取りローラ４に通した
後、巻取部５で巻取用ローラに圧接した巻芯１０
に巻着させて、例えば30m単位の小径の製品ロー
ルR₂に巻替え得るようになつている。

１１は巻出し軸３に対向して接離可能に設けた
光電変換方式等の非接触形巻径検出器であつて、
原反ロールR₁の巻径（直径、Ｄ）を常時検出し
て巻径信号として電気的に出力し得る。

１２はポテンシヨメータからなる張力設定器で
あつて、引出したフイルムＦに与える張力を所望
値に設定すると共に、これを指令信号として前記
トルク制御器２に出力し得るよう構成しており、
この張力設定器１２の指令信号とテンシヨンピツ
クアツプローラ６で検出した実際の張力に対応す
る信号とは比較されて補正された信号がトルク制
御器２に与えられようになつている。

１３はポテンシヨメータからなる速度設定器で
あつて、フイルムＦの巻取り速度を所望値、例え
ば200m／minに設定した速度制御器７に指令信
号として出力し得るよう設けている。

１４はブレーキトルク演算回路１４であり、乗
算器１４Ａ、増幅器１４Ｂからなり、巻径検出器
１１が出力する巻径信号と、張力設定器１２が出
力する張力信号とを乗算及び増幅して、 τ_B＝Ｆ・ｒ ……(D) に相応した出力を発して、これをトルク制御器２
に送るように設けて、定常ブレーキトルク指令回
路を構成している。

１５は慣性トルク演算回路であり、２基の乗算
器１５Ａ，１５Ｂと、増幅器１５Ｃとからなり、
巻径検出器１１が出力する巻径信号を３乗及び増
幅して、 τ_I＝ＫD³／Ｔ但しＴは定数 ……(A) ∴ τ_I＝K′D³ ……(E) に相応した出力を発して、これをトルク制御器２
に送るように設けて、減速運転時の追加ブレーキ
トルク指令回路を構成している。

次に１６は加速時間調整回路であつて、乗算器
１６Ａ、２基の増幅器１６Ｂ，１６Ｃ及び加減速
調整器１６Ｄからなり、巻径検出器１１が出力す
る巻径信号の自乗と、テンシヨンピツクアツプロ
ーラ６で検出した実際の張力に対応する信号の間
の除算を演算して、Ｔ＝2KD²／F_I ……(C) に相応した出力を第１段として発し、さらにこの
出力と速度設定器１３で設定した巻取り速度に対
応する信号とから、この速度に達すまでの加速時
間を演算して、この演算結果を速度制御器７に送
るように設けており、加速運転時の加速に要する
時間を指令する指令回路を構成している。

１７，１８，１９は夫々第１・２・３スイツチ
ング回路であつて、第１スイツチング回路１７は
ブレーキトルク演算回路１４の出力端とトルク制
御器２の入力端とを接続する指令ライン中に接点
を介設したリレー回路に形成していて、この接点
を定速運転時及び減速運転時には閉成し、加速運
転時には開放するよう作動せしめるものである。

次に第２スイツチング回路１８は、加速時間調
整回路１６の２個の入力端を巻径検出器１１とテ
ンシヨンピツクアツプローラ６の張力検出ライン
に各々接続する信号ライン中に夫々接点を介設し
たリレー回路に形成していて、各接点を加速運転
時には閉成し、定速運転時及び減速運転時には開
放するよう作動せしめるものである。

また、第３スイツチング回路１９は、慣性トル
ク演算回路１５の出力端とトルク制御器２の入力
端とを接続する指令ライン中に接点を介設したリ
レー回路であつて、この接点を減速運転時には閉
成し、定速運転時及び加速運転時には開放するよ
う作動せしめるものである。

以上、各構成要素について夫々説明したが、図
中２０は第２ブレーキ１に対して基準値のブレー
キトルクを与えるための基準設定器である。

次にこの巻替機の定張力制御運転について概要
説明すると、まず速度設定器１３で設定した巻取
り速度で運転している定常運転の際は、原反ロー
ルR₁に加えられるブレーキトルクは機械側損失
を無視して考えると、 τ_B＝Ｆ・ｒ ……(D) 但し τ_B；ブレーキトルクＦ；張力 τ；原反ロールR₁の半径であるから、巻径検出器１１で原反ロールR₁の
径を検出し、ブレーキトルク演算回路１４でブレ
ーキトルクを演算し、第１ブレーキ１Ａをこのブ
レーキトルクで作動させる。

この場合、張力Ｆはテンシヨンピツクアツプロ
ーラ６で検出され、張力設定器１２の設定張力と
比較してブレーキトルクを補正するフイードバツ
ク回路で正確に設定張力Ｆが維持される。

次に始動から所定巻取り速度に達するまでの加
速運転時は、前述した通り、原反ロールR₁の慣
性トルクにより、フイルムＦに張力が加わるが
（この場合、ブレーキ１は解放している）、加速時
間はその時の原反ロールR₁の直径の自乗に比例
するので、加速時間調整回路１６で張力を一定に
するための演算を行つて、前記Ｃ式による値を求
め、速度設定器１３で設定した速度まで立上る時
間を調整する。

この場合、張力フイードバツク回路を活かせて
加速時間を補正する。

一方、巻取終了の手前で減速運転を行う場合
は、通常のブレーキトルクに原反ロールR₁の慣
性トルクを打ち消すためのブレーキトルクを付加
したものを巻出し軸３に与えなければならない。

これは前記(A)式を参照すれば明らかであるが、
減速運転開始時から停止までの間に要する時間は
一定に保たれるので、(E)式で示す値を慣性トルク
演算回路１５で演算して第２ブレーキ１Ｂを追加
作動せしめる。

かくして一定時間のうちに定張力が保持されな
がら減速して最後に完全に停止する。

以上の如くして巻き替え開始から終了までの間
を通じてフイルムＦに加えられる張力は一定に維
持されることになる。

（発明の効果）本発明は以上述べた説明により明らかにしたよ
うに、加速時は加速時間を原反ロールR₁の直径
の自乗に比例した値に制御し、減速時には前記直
径の３乗に比例したブレーキトルクを定常時のブ
レーキトルクに付加するようにしているので簡便
なブレーキ１を用いて加速、定常速、減速の全期
間を通じ定張力に保持する制御を行うことができ
る。

従つて、フイルムＦが伸ばされたり、縮んだ
り、また、破断やしわが発生するのを未然に防止
して良品質の製品ロールR₂を得ることができる。

しかも、本発明は定張力制御をロスタイムが生
じないようにして行わせているので、巻替え速度
の上昇と伴せて巻き替え時のアイドルタイムを短
縮することが可能であつて生産性の向上に資する
処多大なものがある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の１例に係る巻替機の機械要素と電
気制御回路要部とを併せ示した機構図である。１……ブレーキ、２……トルク制御器、３……
巻出し軸、４……引取りローラ、５……巻取り
部、７……速度制御器、１０……巻芯、１１……
巻径検出器、１２……張力設定器、１３……速度
設定器、１４……ブレーキトルク演算回路、１５
……慣性トルク演算回路、１６……加速時間調整
回路、１７……第１スイツチング回路、１８……
第２スイツチング回路、１９……第３スイツチン
グ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１トルク制御器２により制動力が調節されるブ
レーキ１を連結した巻出し軸３に支持してなる大
径の原反ロールR₁からフイルムＦを引出して、
引取りローラ４を経、巻取り部５に至らせ、速度
制御器７により巻取り速度が調節される前記巻取
り部５にて巻芯１０に巻取らせ、小径の製品ロー
ルR₂に巻替えを行う巻替機において、前記原反
ロールR₁の巻径を常時検出する巻径検出器１１
と、引出した前記フイルムＦの張力を設定して前
記トルク制御器２に指令信号として送る張力設定
器１２と、フイルムＦの巻取り速度を設定して前
記速度制御器７に指令信号として送る速度設定器
１３と、前記巻径検出器１１の巻径信号と前記張
力設定器１２の張力信号とを乗算するブレーキト
ルク演算回路１４と、前記巻径検出器１１の巻径
信号の３乗に比例定数K′を乗算する慣性トルク
演算回路１５と、巻径検出器１１の巻径信号の自
乗に比例定数２Ｋを乗じた値、現にフイルムＦに
加わる張力及び前記速度設定器１３の速度信号か
ら加速時間を演算し前記速度制御器７に指令信号
として送る加速時間調整回路１６と、定速運転時
及び減速運転時には、前記ブレーキトルク演算回
路１４の出力端と前記トルク制御器２の入力端と
を接続する第１スイツチング回路１７と、加速運
転時には、前記加速時間調整回路１６を作動せし
める第２スイツチング回路１８と、減速運転時に
は、前記慣性トルク演算回路１５の出力端と前記
トルク制御器２の入力端とを接続する第３スイツ
チング回路１９とを備えてなることを特徴とする
張力制御装置。