JPH0411459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は紙を巻取るワインダの制御方法に関
し、特に、ワインダをあらかじめ設定したシート
長さ又はロール直径で停止するよう制御する方法
に関する。 従来の技術 この種のワインダは一般に第６図に示したよう
な構成を有している。第６図の例はいわゆる２ド
ラム式ワインダと呼ばれるもので、平行に設定さ
れた２つの回転支持胴６０，６２の上に紙６４を
巻取るロール６６が乗せられている。回転支持胴
６０，６２はそれぞれ駆動装置６８，７０に連結
されており、一定速度で回転駆動される。紙６４
は回転支持胴６２によつて周面駆動され、回転支
持胴６０，６２の円周速度にてロール６６に巻取
られていく。 ところで、製紙業の顧客は通常、保証されたシ
ート長さに巻かれたロールか又は保証された直径
に巻かれたロールかを指定して完成紙ロールを購
入する。指定のロール直径にではなく、あらかじ
め設定したシート長さにてワインダを停止させる
制御装置は市販されている。また、従来の規定長
さで停止させる制御装置はワインダ減速の閉ルー
プ制御を備えておらず、その代りに、２段階の停
止モードを使用している。つまり、ワインダの減
速は駆動装置によつて決められた減速率で最初の
設定点で始まり、あらかじめ設定したある低速度
まで続く。次いで、ワインダはこの低速度にて第
２の又は最終停止点まで運転する。この方法は正
確なシート長さ制御を達成できるが、停止時間が
長くかかる。 ASEA社のロールトリマは規定長さ停止の制御
装置に関して上述した形式の一方式である。 米国特許第4438889号明細書は、所望の減速率
より僅かに大きいものと僅かに小さいものとの２
つの減速率間で駆動制御装置を切換えることによ
つて停止長さを制御するコンピユータ方式を開示
している。 発明の概要 本発明の目的は指定したシート長さ又は指定し
たロール直径にて自動的かつ最短時間で正確に停
止するようワインダを制御する方法を提供するこ
とである。 本発明による上記目的は、マイクロプロセツサ
をベースとした制御方法であつて、ロールへの紙
の巻取りを正確に制御するもので、あらかじめプ
ログラムされたデータ、測定データ又は運転員に
よる入力のような多くの必須パラメータがわかつ
ている制御方法を提供することによつて達成され
る。これらパラメータには駆動装置の減速率、目
標長さ又は直径、紙厚及び紙速度が含まれる。紙
速度を関数として、停止距離が連続して計算され
る。その停止距離と累積長さとの合計が目標長さ
より大きくなると、駆動装置は減速を開始する。
一定の減速率を保つことが基本であるため、停止
距離の計算は紙速度のみで決まり、ロールの慣性
によらない。 駆動装置は２つの減速率間を切り換える。見か
け上の減速率はこれら２つの減速率の算術平均で
ある。コンピユータは駆動装置に減速開始を知ら
せ、駆動装置は高い減速率へ切り換える。従つ
て、計算された停止距離は実際の停止距離よりも
長くなる。次の計算で、コンピユータは駆動装置
へ減速しないように信号を送り、駆動装置は低い
減速率に切り換える。このプロセスは駆動装置が
減速しながら連続して繰り返される。従つて減速
率はいわゆるオンオフ制御にたよつており、制御
ループは速度が０になるまで作動する。 大抵の駆動方式の場合、コンピユータが減速指
令を発する瞬間から駆動装置が減速開始時までに
時間遅れがある。この応答遅れを補正するため時
間を進める要素が必要である。このような補正の
必要性は紙が低速で巻かれている場合一層明白で
ある。 規定直径停止モードでは、停止距離は紙の口径
とともに停止時の直径の計算を可能にする。長さ
の増加分と直径の増加分との関係は紙切れ後にス
ラブ部分が除去された紙を計算するのに使われ
る。紙切れの瞬間に、その瞬間直径が記憶され、
巻取りが再開される時（スラブ状の紙を除去し、
紙継ぎの後）最新の直径が計算される。コンピユ
ータはこれらデータに基づいた累積長さを自動的
に調整する。 規定長さ停止モードでは、コンピユータは回転
支持胴の回転数を検出する胴回転計（分解能
500ppr）及びロールの回転数を検出するロール
回転計（分解能1ppr）からの信号パルスと、プ
ログラム可能な制御装置（例えば、Allen−
Bradly、PLC−２プログラマブル制御装置）か
ら３つの状態のフラグ、すなわち、紙切れ、運転
中及び排出のフラグとを入力として受け入れる。
胴回転計パルスはコンピユータ（例えば、Intel、
ISBC 80／24コンピユータ）のカウンタ０（16ビ
ツト）で累積される。このカウンタ０にソフトウ
エアカウンタ（16ビツト）がリンクされて4300×
10⁶のカウント値が記憶できる。 ロール回転計パルスはコンピユータへの最初の
割込みとして（コンピユータがこの割込みを認識
した時）入力される。このコンピユータは以前の
ロール回転計割込みからの胴パルス増分量を計算
する。従つて、このルーチンが本質的に胴回転計
周波数とロール回転計周波数との比を計算する。
この比率は、プログラムした胴径のほかに、紙が
巻取られるごとに最新の巻取りロール直径に関す
る情報を提供する。 目標長さ又は直径は作業盤上のサムホイールス
イツチによつて入れられる。また胴径も補助回路
板におかれた二進化十進法（BCD）スイツチに
よつて入れられる。紙の厚さはロール系統コンピ
ユータに接続されたキーボードで入れられ、次に
規定長さ停止系統コンピユータへ伝えられる。厚
さは紙切れ後のスラブ部分を除去した層の対応枚
数を予想するのに必要である。これら設定点は開
始時（新しい連続運転の初め）にのみ読取られ
る。 コンピユータは巻取られたロールの直径と累積
長さとを出力して作業盤に装着された発光ダイオ
ード（LED）表示器を作動させる。その他の出
力には、減速フラグと、プログラマブル制御装置
及び駆動装置への停止フラグと、密度計算のため
ロール系統コンピユータへの層カウンテイングフ
ラグとがある。 本発明の特別な具体例においては閉ループ制御
のサンプル抽出率は１／２秒である。サンプル抽
出率のクツクはIntel、ISBC 80／24コンピユー
タのカウンタ（カウンタ１）である。減算の時、
カウンタ１は胴回転数カウント累積値を最新のサ
ンプルカウント値へ押し込むルーチンを呼び出す
第２の割込みを発生させ、次に現状の胴回転数カ
ウント累積値をカウンタ５から読取る。 プログラマブル制御装置からの紙切れ信号は胴
回転計パルスの計数及びロール回転計パルスの割
込みを無効にさせさるので、巻上りロール径及び
累積長さを表示盤上で凍結させる。また、コンピ
ユータは現状のロール径を記憶し、内部の紙切れ
フラグを立てる。 プログラマブル制御装置からの運転信号は胴回
転計およびロール回転計の計数を可能にさせるの
で、最新の累積長さ及び巻上り径の更新を再開す
る。 プログラマブル制御装置の排出信号は規定長さ
停止系統コンピユータを始動させる。表示されて
いたロール径及び長さはリセツトされる。次のロ
ールについての目標長さ又は直径及び厚さが読込
まれる。 実施例 第１および第２図には、制御装置のブロツク線
図が示されている。制御パネル１０は複数の制御
素子又は表示器から構成され、シート長さ表示器
１４、ロール直径表示器１６、長さ・直径選択ス
イツチ１８、長さ・直径設定スイツチ１２及び運
転スイツチと兼用のコアチヤツクセンサ指示器２
０を含む。 第２図において、制御装置は長さ・直径設定ス
イツチ１２及び胴直径選択スイツチ３０を含むも
のとしてあり、いずれのスイツチも長さ・直径選
択スイツチ１８に接続されている。別な例とし
て、長さ・直径設定スイツチ１２は長さ・直径選
択スイツチ１８の作用により第１図の制御パネル
上で胴直径選択スイツチ３０として機能させるこ
ともできる。 第２図左側にあるプログラマブル制御装置２
２、例えば、前述のAllen−Bradley、PLC−２
制御装置は３つの信号、すなわち、排出、紙切れ
及び運転の信号を与えるものとして示されてい
る。また、胴回転計２４及びロール回転計２６も
示されている。プログラマブル制御装置２２、胴
回転計２４及びロール回転計２６は入力Ｅ及び
INHを有する禁止制御装置３２を含む補助回路
板２８に接続されまたはその補助回路板２８をパ
スしている。排出信号は補助回路板２８を経て直
接マイクロコンピユータ３４（例えば前述Intel、
ISBC 80／24コンピユータ）の入力RSTへ行く。
紙切れ信号は禁止制御装置３２の入力INH及び
マイクロコンピユータ３４の割込み入力INT４
へ接続される。禁止制御装置３２はマイクコンピ
ユータ３４のカウンタまたはタマ０へ信号を与
え、またマイクロコンピユータ３４の入力INT
１へ割込み信号を与える。 マイクロコンピユータ３４は前述の出力、特に
ロール直径表示器１６及びシート長さ表示器１４
への出力を与え、またプログラマブル制御装置２
２、胴回転計２４及びロール回転計２６を介して
戻る閉ループを完成させるため駆動制御装置に対
して出力を与えている。 第１及び第２図に示した装置及び第４図の回路
は第３図のフローチヤートに従つて、また付属の
コンピユータプログラムに従つて、本発明の概要
で上述したように作動する。 詳述すれば、起動後、主プログラムは現在と最
後の胴回転数カウント値の差とプログラムされた
サンプリング速度とから連続的に速度を計算す
る。予想停止距離は速度とその駆動装置の減速率
とから計算される。若し予想停止距離と累積長さ
との合計が目標長さより大きい時は、減速フラグ
が立てられる。駆動装置は出力３６からこの信号
を受けた後、プログラムされた率よりも大きい減
速率に切り換えるが、この切換えは第４図と関連
して次に述べる。この切換えは速度を次のサンプ
リングでの予想値以下に下げさせる。その結果、
新しく計算された停止距離は予想距離より短かく
なり、従つて減速信号フラグは下ろされ、駆動装
置はプログラムされた値よりも小さな減速率へ戻
るよう切換えられる。速度変化率は下がり、次の
停止距離の計算によつて再び減速フラグが立てら
れる。従つて、減速のオンオフ制御は速度が０に
なるまで続行される。減速フラグが最初に立てら
れた時に生じる駆動装置の時間遅れのため、時間
を進める要素は、この一時、装置を“休止時間”
とするべく補正するようにプログラムされてい
る。 規定直径停止制御の構成では、予想停止直径は
停止距離から計算される。紙切れ後スラブ部分を
除去した各層を計算するため、紙の厚さ、紙切れ
前のロール直径最終値、及び運転再開後の新しい
直径が減少した長さを計算するのに使われる。そ
の各種計算式は次式に基づいている。 Ｄ＝V²／2a ここに、Ｄは距離、Ｖは速度、ａは減速率であ
る。 停止距離はフオートラン言語に基づき次のよう
に計算できる。 Ｄ＝（速度＊＊２）／２＊ａ 停止直径は次式により計算できる。 Ｄ（NT）＝｛48c／π×V²〔（Ｎ−１）Ｔ〕／2a ＋D²〔（Ｎ−１）Ｔ〕｝^1/2 ここに Ｖ〔（Ｎ−１）Ｔ〕：最終サンプルから計算された
ロール速度（フイート／秒） Ｄ〔（Ｎ−１）Ｔ〕：最終サンプル直径（インチ） Ｄ〔NT〕：停止直径（インチ） ｃ：紙の厚さ（インチ） ａ：減速率（フイート／秒²） 500pprの胴回転計に基づき胴回転数カウント
減少値は次式から計算される。 ΔCT＝500（D_L ²−D_I ²）／96c ここに ΔCT：胴回転カウント減少値 D_L：紙切れ前の最終直径 D_I：紙切れ後の新しい直径 胴回転計の分解能は1/500すなわち0.2％であ
る。従つて層の分解能限度は （ロール直径）×0.2％／2c である。例えば30インチのロール径で紙厚0.002
インチに対して、分解能誤差は118フイートの15
層である。全長での誤差は最終層の0.2％である。
従つて、60インチロール径では、誤差は僅か４イ
ンチである。 既存の駆動制御装置を変更したものが第４図に
例示されており、既存の駆動制御装置は抵抗４０
を介して基準減速率を確立する基準電圧Ｖに接続
された可変抵抗器３８と、フイードバツクコンデ
ンサ４４を有する増幅器４２とから構成されてい
る。この回路は出力５２に速度基準を与える。減
速率を変えるためには、この回路のように、アナ
ログ制御回路を用いて駆動装置に対し、速度基準
積分器へ送る電圧を調節するようにすると便利で
ある。このとき減速は積分器の時定数を切換える
ことによつて２つの減速率の間を容易に切換える
ことができる。この回路では、これは抵抗４０と
並列の他の抵抗４６をリレー接点４８及びマイク
ロコンピユータ３４の減速出力３６により制御さ
れるリレー巻線５０とにより切換えることで容易
に達成される。 この装置は第５図の線図に従つて動作するよう
構成されている。 この図は設定したシート長さ450フイート、停
止長さ4755フイートに対する駆動速度と減速率の
切換えとを示している。この運転は代表的なもの
である。減速指令から実際の減速開始までの駆動
装置の遅れ時間は約2.5秒である。種々のシート
長さ及び巻取り速度を設定したときの一連の連続
した運転の結果を下記に示す。

【表】

【表】 前述したように、この装置は付属のプログラム
により、第３図の流れ図に従つて作動する。 本発明は特別例示の具体例で記述したが、本発
明の多くの変化や変更が本発明の精神を逸脱しな
い範囲でなしうることは当業者には明白であろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御パネルの正面図、第２図は本発明
によつて構成された制御装置のブロツク回路図、
第３図は第２図の回路の作動を示すフローチヤー
ト、第４図はオンオフ作動をなす駆動制御装置の
回路図、第５図は駆動速度及び減速率の切換えを
示した線図、第６図はワインダを例示した構成図
である。 １０……制御パネル、１２……長さ・直径設定
スイツチ、１４……シート長さ表示器、１６……
ロール直径表示器、１８……長さ・直径選択スイ
ツチ、２２……プログラマブル制御装置、２４…
…胴回転計、２６……ロール回転計、２８……補
助回路板、３０……胴直径選定スイツチ、３２…
…禁止制御装置、３４……マイクロコンピユー
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻取りロールと、支持胴と、ワインダ駆動装
   置とを有するワインダの作動を制御する方法にお
   いて、 巻取ろうとするシートの長さを指示する目標情
   報を記憶し、 ワインダを駆動してシートを巻取り、 ロール及び支持胴の回転数を検出して記憶しこ
   れら回転数からロール上の累積長さを計算し、 支持胴の回転数カウント値を反復してサンプリ
   ングし現在の支持胴回転数カウント値と最後にサ
   ンプリングしたカウント値とを比較して速度を定
   め、 速度及び駆動装置の減速率から予想停止距離を
   計算し、 予想停止長さ及び累積長さと目標長さとを比較
   し、 予想停止長さ及び累積長さの和が目標長さより
   大きいとき第１の減速率で、そのような和が目標
   長さより小さいときはより小さな第２の減速率で
   ワインダ駆動装置を作動させる ことから成るワインダ制御方法。