JPH0466780B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフイルム、紙、布紙シートの長尺物を
中心巻取りで連続的に巻取る巻取機に係り、特に
タツチローラの接圧力を設定値通りに正確に制御
することによつ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、シート例えばフイル
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イ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）やブロツキング（フイルム相互が
密着し離れないこと）を発生する原因となる。

タツ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、したがつて、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）が要求されるのであつて、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つている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述する公知技術は、タツチローラを揺動自在
に支持するアームを揺動させるトルクアクチユエ
ータに対し、所要の巻取置−接触圧線図を得るた
めの巻取力とトルクアクチユエータの制御要素と
の関係式が予め与えら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遂次与え
ることによつ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、トルクアクチユエータと
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、関数装置全体
の低質量化により、応答性のランクアツプをはか
つたものが提案されてきているが、これ等だけで
は、最近の高品質生産も追求するユーザの要請に
は満足に応えられなくなつ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ツチローラ
の接触圧によつ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ユエ
ータの出力に対し対偶比的に検討するだけでは不
十分であつて、タツ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
応え得るべく発明されるに至つたものであつて、
タン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
ることによつて、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つて
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
圧するタツチローラ４と、このタツチローラ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、
前記タツチローラ４を巻取面に接離動せしめるト
ルクアクチユエータ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
記タツチローラ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、タツ
チローラ４の軸１２が巻取軸２と支持アーム５の
支持Ｏとに対しなす姿勢角α及びシートＳがタツ
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Ｏの距離ｌを巻取径Ｄから夫々変換す
ることによつ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ユエー
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つて接圧力制御方式巻取機
を構成したもである。

（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、制後装置１において次の演算を行い、 τ＝PLcos（α−π／２）＋2lTcosβ／２ 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
トルクアクチエータ７が作動するように制御せし
めることによつて、タツチローラ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
るようになつたものである。

（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
あつて、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ツチローラ、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つて左右に１対設け
られ、上端部間に亘らせてタツチローラ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、タツチローラ４を軽力にて巻取りロ
ールＲに接圧し得るようになつている。

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

１３，１４，１５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
ツチローラ４が常に接圧していて、トルクアクチ
ユエータ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。

上記巻取機のタツチローラ４による接圧力を制
御する制御糸は、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１
６及び該検出端１６の検出信号を増幅する増幅器
１７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１４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１８及び該検出端１８の検出信号を増幅する増
幅器１９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Ｏの距離ｌを得る変数算出装置１１と、
巻取径Ｄの変化に応じて巻取りロールＲに対する
タツチローラ４の接圧力Ｐを設定する接圧力設定
装置１０と、それ等各値Ｔ，Ｐ，α，β，ｌから
トルクアクチユエータ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。

前記接圧力設置装置１０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
の逆の増加テーパ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つて、巻
取径Ｄ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、制御装置１
にインプツトさせるようになつている。

変数算出装置１１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１１を、第２図は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Ｏの距離ｌ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
能となすかによつて、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とはタツチローラ４の中心の
軸１２が巻取軸２と支持アーム５の支店Ｏとに対
しなす角、すなわち、軸１２と巻取軸２とを結ぶ
線と軸１２と前記支店Ｏとを結ぶ線との交叉角で
あつて、接圧力Ｐの支点Ｏを基準としたモーメン
トを決定するための要素となつている。

次に抱き込み角βとは、シートＳがタツチロー
ラ４に接している範囲の軸１２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がタツチローラ４に初めて接触する位置での接
線とタツ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がタツチローラ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Ｏを基準とした際のモ
ーメントを決定する要素であつて、前記抱き込み
角βの等分線に対して支点Ｏから延ばした垂線の
長さがこの距離ｌに相当することは言うまでもな
い。

この３つの変数α，β，ｌは巻取りロールＲが
増径するのに応じて核々変化するものであつて、
第２図においてタツチローラ４がＰなる接圧力で
巻取りロールＲを押圧していると、タツチローラ
４は当然逆方向に反力Ｐを受けており、また、タ
ツチローラ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によるタツチロー
ラ４を巻取りロールＲから引き離そうとする力
P′が受ける。

従つて、タツチローラ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
によつて所望の接圧力Ｐが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。

τ＝PLcos（α−π／２）＋2lTcosβ／２ 但しＬ：支持アーム５と有効長、 上記式を基礎として巻取径Ｄの変化に応じて接
圧力Ｐに対して時々刻々変化する回動トルクτを
求めて、トルクアクチユエータ７に対し所要の回
動トルクを与えてゆくことによつて、巻取張力Ｔ
とタツチローラ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
が可能であつて、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２０例えばマイクロコンピユータと
出力増幅器２１とを備ている。

このように演算器２０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２１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つ
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Ｏ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と巻取径
D150mm乃至750mm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＝560mm、Ｙ＝460
mm）、ガイトローラ１５中心位置（固定）を同じ
く（Ｘ＝−150mm、Ｙ＝520mm）とし、支持アーム
５の長さＬ＝600mm、タツチローラ４の直径を200
mm、前記ガイドローラ１５の直径を150mmとする
とき、巻取径Ｄに対して、α，β，ｌの関係は実
測しプロツトすることをより第３図乃第５図に示
す如く、直線近似、曲線、直線近似となる。

従つて、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（−1.0536×10^-9×D³＋1.9314×10^-6×D²−1.41
22×10^-3×Ｄ＋0.8923）rad……(イ) β＝π（−6.2859×10^-10×D³＋1.5921×10^-6×D²−1.0
812×10^-3×Ｄ＋0.76861）rad……(ロ) ｌ＝−4.7668×10^-7×D³＋5.3282×10^-4×D²−0.5411×
D³＋641.679mm……(ハ) 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１０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１１によつて姿
勢角α、抱き込み角β及び距離ｌを算出させて制
御装置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つて、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、前記制御系にはフイードバツグ系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及びタツチローラ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、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の揺動によつてタ
ツチローラ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つて、装置コストも
頗る低廉におさまり、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示
図、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ｌを夫々示す変
化線図である。 １……制御装置、２……巻取軸、４……タツチ
ローラ、５……支持アーム、７……トルクアクチ
ユエータ、８……巻取径検出装置、９……巻取張
力検出装置、１０……接圧力設定装置、１１……
変数算出装置、１２……軸、Ｄ……巻取径、Ｏ…
…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、ｌ…
…距離、τ……回動トルク。

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ツ
   チローラ４と、このタツチローラ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、前記タツチ
   ローラ４を巻取面に接離動せしめるトルクアクチ
   ユエータ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、前記タツチロ
   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、タツチローラ４
   の軸１２が巻取軸２と支持アーム５の支点Ｏとに
   対しなす姿勢角α及びシートＳがタツチローラ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
   Ｏの距離ｌを巻取径Ｄから夫々変換することによ
   つ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ユエータ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。