JPH0198550A - 接圧力制御方式巻取機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフィルム、紙、布導シートの長尺物を中心巻取
りで連続的に巻取る巻取機に係り、特にタッチローラの
接圧力を設定値通りに正確に制御することによって高品
質の巻製品を得ることが可能な接圧力制御方式巻取機に
関する。

（従来の技術） シートの巻取りロールは、シート例えばフィルムと一緒
に空気膜を引き込み、引き込まれた空気は巻取りロール
のフィルム層間に介在するようになる。

そしてこの空気介在量が多い程、巻取りロールは柔軟巻
きとなるが、これは巻取り中の耳ずれ、エアマーク（空
気泡が点在する現象）などの発生原因となる。

これとは逆に少なくなる程巻取りロールは硬巻きとなり
、ある程度空気が介在してないと巻取り後にゲージバン
ド（桶の「たが」のような凸状輪が生じること）やプロ
７キング（フィルム相互が密着し離れないこと）を発生
する原因となる。

タッチローラは上述する種々の悪影響を排除するために
巻取りロールに引込まれる空気量をシートの種類に適応
した値に調節する必要性から設けられていることは周知
であり、したがって、その接圧は値の大小を問わず精度
高く維持され、また、巻取りロールへの高い接触応答性
（動作感度）が要求れるのであつて、そのために接触圧
に対する自動制御を行わせる装置が提案されており、１
例として特公昭５２−４４９９９号公報に開示されたも
のが公知となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述する公知技術は、タッチローラを揺動自在に支持す
る支持アームを揺動させるトルクアクチュエータに対し
、所要の巻取量−接触圧線図を得るための巻取力とトル
クアクチュエータの制御要素との関係式が予め与えられ
てなる電子計算機からそのときの巻取量検出値に対する
制御信号を逐次与えることによって接触圧の精密制御を
行わせようとする内容である。

かかる内容をベースとしてさらに実用装置として改善を
加え、例えば−トルクアクチュエータとしてのエアシリ
ンダのみならず使用エア機器の高感度化、ヒステリシス
特製の改良、関係装置全体の低質量化により、応答性の
ランクアップをはかったものが提案されてきているが、
これ等だけでは、最近の高品質生産を追求するユーザの
要請には満足に応えられなくなってきているのが実状で
ある。

すなわち、巻取りロールの品質はタッチローラの接触圧
によって大きく左右されることは認めれらるとしても、
単にその接圧をトルクアクチュエータの出力に対し対偶
比的に検討するだけでは不十分であって、タッチローラ
の巻取りロールに対する接圧姿勢ならびにシートに加わ
る張力の問題を含めた制御でなければ正確な接圧制御が
行えないからである。

しかし乍ら現状ではかかる高度の接圧制御を行うものが
提案されておらないだけでなく、科学的な解明すら十分
成されていないために、不満足ではありながらも既往の
制御方式に依存しており、改良装置の速やかな実現が斯
界において強く望まれている所以である。

このような実状に鑑みて本発明は現下の要請に応え得る
べ〈発明されるに至ったものであって、タッチローラの
接触姿勢が巻取り径の変化に対応してたえず変化してい
る点と、シートに加えられる張力の程度を併せ考慮した
上で、適正な接圧力を求めて巻取りロールに付与し得る
装置を構成することよって、ユーザの高度な要求に応え
得る高品質を保持した巻取制御の実現を期そうとするも
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を示す添付図面によって明らかな
如く、回転駆動される巻取軸（２）と、この巻取軸（２
）に巻取り中のシート（Ｓ）の巻取面に接し押圧するタ
ッチローラ（４）と、このタッチローラ（４）を前記巻
取面に接離し得る揺動可能に支持せしめる支持アーム（
５）と、この支持アーム（５）を揺動させ、前記タッチ
ローラ（４）を巻取面に接離動せしめるトルクアクチュ
エータ（７）と、巻取り中のシート（Ｓ）の巻取径（Ｄ
）を検出する巻取径検出装置（８）と、同じく巻取張力
（Ｔ）を検出する巻取張力検出装置（９）と、前記タッ
チローラ（４）の接圧力（Ｐ）を巻取径（Ｄ）の変化に
もとづいて設定する接圧力設定装置（１０）と、タッチ
ローラ（４）の軸側が巻取軸（２）と支持アーム（５）
の支点（０）とに対しなす姿勢角（α）及びシート（Ｓ
）がタッチローラ（４）に対する抱き込み角（β）なら
びに該抱き込み角（β）の等分線方向の張力合成ベクト
ルに対する前記支点（０）の距離（４１）を巻取径（Ｄ
）から夫々変換することによって得る変数算出装置ａυ
と、巻取張力検出装置（９）、接圧力設定装置αω及び
変数算出装置αυの各出力信号から設定接圧力（Ｐ）に
適応した支持アーム（５）の回動トルク　（τ）を算出
して、この算出値に合致するように前記トルクアクチュ
エータ（７）の接圧側回動トルクを制御する制御装置（
１）とを備えしめることによって接圧力制御方式巻取機
を構成したものである。

（作用） 本発明は詳細に後述する内容により明らかなように、制
御装置（１１において次の演算を行い、β τ＝　ＰＬｃｏｓ　（α−一）　＋　２１　Ｔｃｏｓ　
−Ｔ−但しＬ：支持アーム（５）の有効長さ、この回動
トルク　（τ）に合致した接圧側回動トルクでトルクア
クチュエータ（７）が作動するように制御せしめること
によって、タッチローラ（４）の姿勢及びシート（Ｓ）
に付与される張力による影響を考慮に入れたベクトル的
解析とこれ等に対する補正を含めた接圧力制御が可能と
なり、ユーザの如何なる要求にも対処し得て高精度の微
細に接圧力が調整できるようになったものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る概要示構造図であって、
（Ｓ）は巻取るべく展開走行せしめられるシート、（２
）は巻取定位置において回転駆動せしめる巻取軸、（Ｒ
）は巻取軸（２）に嵌装した巻芯（３）周に巻取られて
形成される巻取ロール、（４）は巻取ロール（Ｒ）の巻
取面に接し押圧させるタッチローラ、（５）は中間位置
を原点（０，０）となる定位置に揺動自在に支持させた
支持アームであって左右に１対設けられ、上端部間に亘
らせてタッチローラ（４）を回転自在に軸架させる一方
、下端部にはバランス錘（６）を取着して、タッチロー
ラ（４）を軽力にて巻取りロール（Ｒ）に接圧し得るよ
うなっている。

（７）は支持アーム（５）の支持点（原点）に関連させ
て設は該アーム（５）を揺動せしめるトルクアクチュエ
ータ例えばエアシリンダで、図示しない空気圧調整器に
よって圧力調整された圧力空気が供給される。

Ｑ３）、　Ｑ４）、　（１５１は所定位置で夫々回転自
在に支持されるガイドローラである。

上述の各要素部材からなる巻取機は、巻取軸（２）の周
りに巻取り中のシート（Ｓ）の巻取面に対してタッチロ
ーラ（４）が常に接圧していて、トルクアクチュエータ
（７）により付与されてなる回動トルクに対応した接圧
力で巻取面を押圧しており、これは中心巻取方式の巻取
機において周知の構造である。

上記巻取機のタッチローラ（４）による接圧力を制御す
る制御系は、支持アーム（５）の揺動角に換算して巻取
りロール（Ｒ）の巻取径（Ｄ）を検出する検出端０５１
及び該検出端αｅの検出信号を増幅する増幅器ａηから
なる巻取径検出装置（８）と、シート（Ｓ）−に加えら
れる巻取張力（Ｔ）をガイドローラＱ４）のはね圧力が
加えられた軸の変位で換算して検出する検出端ａ匂及び
該検出端α匂の検出信号を増幅する増幅器α９からなる
巻取張力検出装置（９）と、巻取径検出装置（８）で検
出した巻取径（Ｄ）から詳しく後述する３種の変数、す
なわち姿勢角（α）、抱き込み角（β）及び支点（０）
の距離（１）を得る変数算出装置ａＤと、巻取径（Ｄ）
の変化に応じて巻取りロール（Ｒ）に対するタッチロー
ラ（４）の接圧力（Ｐ）を設定する接圧力設定装置ａ・
と、それ等多値（Ｔ）　、　（Ｐ）　。

（α）、（β’）、（ｆ）からトルクアクチュエータ（
７）に前記接圧力（Ｐ）に対応した回動トルク（τ）を
出力させるための制御装置（１）とを備えている。

前記接圧力設定装置ａφは、巻取りロール（Ｒ）の　　
。

巻取径（Ｄ）変化に対して一定の接圧力、又は初めが大
で漸次小となる減少テーパ接圧力、あるいはその逆の増
加テーバ接圧力等任意の条件を、予めパターン信号とし
て設定し得る設定器であって、巻取径（０）の増加に応
じてそのときの巻取径に対応した接圧力（Ｐ）を電気信
号として発信し、制御値！　（１）にインプットさせる
ようになっている。

変数算出装置αＤと制御装置（１）とは本発明に係る制
御系の特に重要な構成要素であり、まず変数算出装置（
１０））を、第２図を併せ参照し説明すると、姿勢角（
α）、抱き込み角（β）及び張力合成ベクトルに対する
支点（０）の距離（１）の３変数を巻取径（Ｄ）に対す
る関係式として求めるか、あるいは予め条件設定した上
で線図として各点の情報を画いてなるパターンを記憶さ
せ、随時必要情報の読み出し可能となすかによって、所
要の値を経時的に算出し得るようにしている。

ところで姿勢角（α）とはタッチローラ（４）の中心の
軸（ロ）が巻取軸（２）と支持アーム（５）の支点（０
）とに対しなす角、すなわち、軸側と巻取軸（２）とを
結ぶ線と軸＠と前記支点（０）とを結ぶ線との交叉角で
あって、接圧力（Ｐ）の支点（０）を基準としたモーメ
ントを決定するための要素となっている。

次に抱き込み角（β）とは、シート（Ｓ）がタッチロー
ラ（４）に接している範囲の軸側に対する中心角とは余
角関係を成していて、換言するならばシート（Ｓ）がタ
ッチローラ（４）に初めて接触する位置での接線とタッ
チローラが巻取りロール（Ｒ）の表面に接触する位置で
の接線との間の交叉角であり、巻取張力（Ｔ）がタッチ
ローラ（４）に及ぼす力の合成ベクトルを決定するため
の要素である。

一方、前記距離（ｌは巻取張力（Ｔ）の前記合成ベクト
ルが支持アーム（５）の支点（０）を基準とした際のモ
ーメントを決定する要素であって、前記抱き込み角（β
）の等分線に対して支点（０）から延ばした垂線の長さ
がこの距離（１）に相当することは言うまでもない。

この３つの変数（α）、（β）、（１）は巻取りロール
（Ｒ）が増径するのに応じて刻々変化するものであって
、第２図においてタッチローラ（４）がＰなる接圧力で
巻取りロール（Ｒ）を押圧していると、タッチローラ（
４）は当然逆方向に反力（Ｐ）を受けており、また、タ
ッチひ−ラ（４）はシート（Ｓ）が接触し始める点とし
終る点との２点で作用する張力（Ｔ）によりタッチロー
ラ（４）を巻取りロール（Ｒ）から引き離そうとする力
（Ｐ）′を受ける。

従って、タッチローラ（４）に対しては反力（Ｐ）によ
るモーメントと前記力（Ｐ）′によるモーメントとの和
に相当する接圧側回動トルク（τ）が必要であり、これ
によって所望の接圧力（Ｐ）を保証し得ることは言うま
でもなく、その結果、下記式が求められる。

β ｒ　＝　ＰＬｃｏｓ　（α−）　＋　２１Ｔｃｏｓ　］
−但しＬ：支持アーム（５）の有効長、 上記式を基礎として巻取径（Ｄ）の変化に応じて接圧力
（Ｐ）に対し時々刻々変化する回動トルク（τ）を求め
て、トルクアクチュエータ（７）に対し所要の回動トル
クを与えてゆくことによって、巻取張力（Ｔ）とタッチ
ローラ（４）の位置変化すなわち、巻取径（Ｄ）変化に
対応した接圧力制御を正確に行わせることが可能であっ
て、この演算ならびにトルク付加指令を行うのが制御装
置（１）であり、かくして制御装置（１）は演算器＜２
１例えばマイクロコンピュータと出力増幅器（２１）と
を備えている。

このように演算器ＣＩ鴎を備えて時々刻々演算処理する
装置の他に、巻取径（Ｄ）と各変数α、β、ｌとの関係
を予め線図上に作図して、これに応じた各点における値
を書込ませて、その都度読み出しながら出力増幅器（２
１）から指令を出すようにしても良く、さらにこの作図
から近似式を求めて、この近似式による演算を行わせる
ことも可能であって、それ等も当然本発明に包含される
。

今、実際の装置における設計時点の諸元にもとづき巻取
径（Ｄ）に対するα、β、ｌの関係を線図上に画いた場
合、第３図乃至第５図が得られる。

この各線図は第１図において支持アーム（５）の回動中
心（０）を原点（０，０）とし水平軸をＸ軸、垂直軸を
Ｙ軸と定め、巻取りロール（Ｒ）の巻取径（Ｄ）は１５
０　ｍ乃至７５０　ｍの変化幅とする。

そしてこのときの巻取りロール（Ｒ）中心位置（固定）
を同上座標において（Ｘ・５６０　ｍ、Ｙ＝　４６０１
ｍ）、ガイドローラ（５）中心位置（固定）を同じ＜　
　（Ｘ　＝−１５０ｗ、Ｙ・５２０ｎ）とし、支持アー
ム（５）の長さＬ−６００ｔｍ、タッチローラ（４）の
直径を２００酊、前記ガイドローラａ！９の直径を１５
０鶴とするとき、巻取径（Ｄ）に対して、α、β、１の
関係は実測しプロットすることにより第３図乃至第５図
に示す如く、直線近似９曲線、直線近似となる。

従って、この線図に基づいた情報を記憶させておいて、
必要に応じ取り出させばよい。

まか、３つの線図を３次の近似式により表現すると下記
（イ）〜（ハ）式のようになり、この近似式を演算根拠
とする方法でも良い。

α＝π（−１，０５３６Ｘ１０−９ＸＤ３＋１．９３１
４Ｘ１０−’ＸＤ”−１，４１２２Ｘ１０−３ｘＤ　　
＋０．８９２３）　　ｒａｄ　　−（イ）β＝ＣＣ−６
，２８５９Ｘ１０−１０　ＸＤ’＋１．５２９１Ｘ１０
−６ＸＤ”−１，０８１２Ｘ１０−’ｘＤ　　＋０．７
６８６１　　）ｒａｄ　　・・（［１）１　＝−４，７
６６８Ｘ１０−’ＸＤ’＋５．３２Ｂ２Ｘ１０−４ＷＤ
”−０，５４１１ＸＤ　＋６４１．６７９ｍ　　・・・
（７１）以上述べた如く、巻取り運転と同時に巻取径（
Ｄ）の検出を前記装置（８）により、巻取張力（Ｔ）の
検出を前記装置（９）により夫々行いながら、接圧力設
定装置α〔からその都度必要な接圧力（Ｐ）を出力させ
、巻取径（Ｄ）の変化から変数算出装置αＤによって姿
勢角（α）、抱き込み角（β）及び距離（１）を算出さ
せて制御装ｆｆ　（１）で回動トルク　（τ）の算出と
これに応じた出力の発生を行わせることによって、巻取
径（Ｄ）と巻取張力（Ｔ）とを勘案した接圧力制御を自
動的に成すことが可能である。

なお、前記制御系にはフィードバック系（２２）を付加
することもまた好ましい手段である。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、シート（Ｓ）に与えられ
る巻取張力（Ｔ）及びタッチローラ（４）の接触姿勢を
考慮に入れて巻取開始から巻取終了までの接圧力（Ｐ）
を自動的に制御し、設定した値の接圧力（Ｐ）を保持し
得ることから、接触圧を巻取進行中を通じて常に最適値
に保たせて理想的な高品質の巻取り製品を提供できる。

すなわち、巻崩れ９巻き締まり、エアマーク。

ゲージバンドが一切生じない美麗な製品を容易に生産で
き、しかも支持アーム（５）の揺動によってタッチロー
ラ（４）を移動させるだけの簡単な機構を利用して高精
度制御が可能であって、装置コストも頗る低度におさま
り、汎用装置として誠にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る略示構造図、第２図は
本発明の原理説明のための要部骨格来園、第３図乃至第
５図は巻取径変化に対する姿勢角（α）、抱き込み角（
β）、支点の距離（２）を夫々示す変化線図である。 （１１・・・制御装置、　（２）・・・巻取軸、（４）
・・・タッチローラ、　（５）・・・支持アーム、（７
）・・・トルクアクチュエータ、 （８）・・・巻取径検出装置、 （９）・・・巻取張力検出装置、 αω・・・接圧力設定装置、 αυ・・・変数算出装置、 （２）・・・軸、　（Ｄ）・・・巻取径、（０）・・・
支点、（Ｐ）・・・接圧力、（Ｓ）・・・シート、（Ｔ
）・・・巻取張力、（α）・・・姿勢角、　　（β）・
・・抱き込み角、（Ｚ）・・・距離、　　（τ）・・・
　回動トルク。 特許出願人　　　　株式会社　不二鉄工所　−１第２図 第３図 Ｄ（ｍｍ） 第４図 Ｄ（ｍｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転駆動される巻取軸（２）と、この巻取軸（２）
   に巻取り中のシート（Ｓ）の巻取面に接し押圧するタッ
   チローラ（４）と、このタッチローラ（４）を前記巻取
   面に接離し得る揺動可能に支持せしめる支持アーム（５
   ）と、この支持アーム（５）を揺動させ、前記タッチロ
   ーラ（４）を巻取面に接離動せしめるトルクアクチュエ
   ータ（７）と、巻取り中のシート（Ｓ）の巻取径（Ｄ）
   を検出する巻取径検出装置（８）と、同じく巻取張力（
   Ｔ）を検出する巻取張力検出装置（９）と、前記タッチ
   ローラ（４）の接圧力（Ｐ）を巻取径（Ｄ）の変化にも
   とづいて設定する接圧力設定装置（１０）と、タッチロ
   ーラ（４）の軸（１２）が巻取軸（２）と支持アーム（
   ５）の支点（０）とに対しなす姿勢角（α）及びシート
   （Ｓ）がタッチローラ（４）に対する抱き込み角（β）
   ならびに該抱き込み角（β）の等分線方向の張力合成ベ
   クトルに対する前記支点（０）の距離（ｌ）を巻取径（
   Ｄ）から夫々変換することによって得る変数算出装置（
   １１）と、巻取張力検出装置（９）、接圧力設定装置（
   １０）及び変数算出装置（１１）の各出力信号から設定
   接圧力（Ｐ）に適応した支持アーム（５）の回動トルク
   （τ）を算出して、この算出値に合致するように前記ト
   ルクアクチュエータ（７）の接圧側回動トルクを制御す
   る制御装置（１）とを備えてなることを特徴とする接圧
   力制御方式巻取機。