JPH0680288A - ウェブ張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェブの張力の急変にも対応する。 【構成】 ダンサロールの位置が所定範囲のときは、制
御信号選択手段６は張力検出器25と張力設定器51との差
をフィードバック制御の演算をした張力制御信号により
張力制御をし、所定範囲外のときはロール位置検出器22
とロール位置設定器61との差をフィードバック制御の演
算をしたロール位置制御信号による位置制御を行い、ロ
ール位置の変位速度が所定値以上でウェブがゆるむ場合
は張力制御信号に一定制動生成手段５よりの一定制動力
信号を加算した制御をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェブの搬送張力を制
御するウェブ張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙，フィルム，フォイル，薄い帯状鋼板
などに印刷したり、加工したりするため、これらウェブ
状のものを巻出して搬送し巻取ったり、切断したりする
装置は広く用いられている。このような場合、これら搬
送されるウェブに一定の張力をかけて搬送することが多
い。

【０００３】図４はこのようなウェブ巻出し装置を有す
る印刷装置の一部を示す図である。ウェブ11は巻出しロ
ール12より巻出され，ダンサロール機構17，18，19，2
0，を介して張力検出器25を経て、インフィードロール2
6を通り巻き出される。巻出しロール12は巻出し速度を
サーボモータ31で制御され、サーボモータ31はモータド
ライバ32によって駆動される。ダンサロールはレバー17
の一端の回転中心18を中心に揺動し、レバー17の他端に
設けられたロール19にウェブ11をかけ、エアシリンダ23
によってウェブ11の張力とバランスする。ロール位置検
出器22はロール19の位置を検出する。エアシリンダ23は
電気空気変換器24によって駆動される。ウェブ11はウェ
ブ11を駆動する印刷ユニットのロールにより駆動される
が、この駆動源がメインモータ27であり、駆動軸28にウ
ェブ11の搬送速度を検出する速度検出器29が設けられて
いる。張力制御装置10は、ロール位置検出器22，速度検
出器29の出力を入力し、モータドライバ31とサーボモー
タ32を制御してウェブ11の張力を制御する。

【０００４】図５はこのような張力制御回路の一例を示
した図で（ａ）はサーボモータ13の制御回路を示し、
（ｂ）は電気空気変換器24の制御回路を示す。この制御
方法は、ダンサロールのアーム17の回転位置をロール位
置検出器22で検出し、設定された位置61との差62をと
り、非線形演算63をし、比例・積分・微分演算64を行っ
た後、速度検出器29からの速度信号と加算59し、モータ
ドライバ32に出力する。張力検出器25の出力を張力表示
部54に表示し、この値を読んでオペレータがウェブ11の
目標値を定め、この張力と釣合うようなエアシリンダ23
の空気圧を設定71し、エアシリンダ23がこの設定圧とな
るように電気空気変換器24で制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した装置
の場合、張力一定で定常運転している場合は、正常に動
作するが、ウェブを継ぎたしする時、巻出しロール12の
加速完了時、減速時などのように張力が急激に減少する
場合は、ダンサロール機構で張力の緩みを十分吸収でき
ず、ウェブにたるみを生じ、ウェブに蛇行が生じて傷つ
いたり、切断したりして損紙が発生していた。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、ウェブの張力が急激に減少するような場合もこ
れを吸収することのできるウェブ張力制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図を
示す。本発明は、ウェブ巻出しロールから巻き出される
ウェブの張力を前記ウェブ巻出しロールに制動力を与え
ることにより目標張力に制御する張力制御手段と、ウェ
ブの張力を検出する張力検出手段と、変位自在なダンサ
ロールを設け、このダンサロールにウェブをかけ、この
ウェブの搬送時の張力を受けるとともにこの張力に釣合
った力で支持されたダンサロールの変位位置を検出する
ロール位置検出手段と、前記ウェブ巻出しロールに一定
の制動力を加算するよう指示する一定制動力信号を生成
する一定制動力信号生成手段と、前記目標張力と前記張
力検出手段の検出した張力の差をフィードバック制御の
ための演算をした張力制御信号を出力する張力制御信号
生成手段と、前記ダンサロールの基準位置と前記ロール
位置検出手段の検出したロール位置との偏差をフィード
バック制御のための演算をしたロール位置制御信号を出
力するロール位置制御信号生成手段と、前記偏差を入力
し、所定の偏差以内であれば、前記張力制御信号により
前記張力制御手段がウェブの張力制御を行い、所定の偏
差を超える場合は、前記ロール位置制御信号により前記
張力制御手段が前記ダンサロールの位置制御を行い、前
記偏差の時間データから得た変位速度が所定値以上で、
かつウェブがゆるんだ時に前記ダンサロールが移動する
方向に前記ダンサロールが移動する場合は、前記張力制
御信号に前記一定制動力信号を加算することにより前記
張力制御手段がウェブの張力の制御を行うよう制御する
制御信号選択手段とを備えたものである。

【０００８】また、前記一定制動力信号生成手段５は、
前記ウェブ巻出しロールの巻き出し径より演算した制動
力を発生する信号を生成するようにしたものである。

【０００９】

【作用】制御信号選択手段６は、ダンサロールの位置が
基準の位置に対して所定の偏差以内のときは、目標張力
となるよう張力制御信号を張力制御手段７に出力して、
張力制御を行なわせ、偏差を越えるときは、ダンサロー
ルの位置が基準位置となるようなロール位置制御信号を
張力制御手段７に出力して、ダンサロール位置の制御を
行う。ロール位置の偏差の時間データから得た変位速度
が所定値以上で、かつウェブがゆるんだ時にダンサロー
ルが移動する方向にダンサロールが移動する場合は、張
力制御信号に、ウェブ巻出しロールに一定の制動力を発
生させる一定制動力信号を加算することにより、張力制
御手段７に張力制御を行なわせる。これにより、通常は
精密な張力制御を行う。大きな張力変動があったときに
はダンサロールが大きく動いて変動を吸収するが、この
時はダンサロールが基準位置より所定偏差以上動くの
で、所定値以内となるようダンサロールの位置を制御す
る。この制御は粗いが応答の速い制御であってウェブの
急激なたるみや緊張を防いでウェブの損傷を避けること
ができる。また、ウェブの張力が急激にゆるむときは、
ダンサローラが所定の変位速度以上でウェブがゆるむ時
にダンサローラが移動する方向に移動する場合であるの
で、このときは通常の張力制御に、さらに一定の制動力
を加える制御を行い、張力のゆるみを防止する。これに
より、ウェブの張力が急にゆるんだ時にも、張力を急速
に回復することができる。

【００１０】ウェブ巻出しロールには、ウェブの張力Ｔ
と巻出し半径Ｒの積ＴＲで表わされるトルクが加わって
いる。ウェブの張力がゆるんだとき、巻出しロールに一
定の制動力を加えてウェブのたるみを防止するが、この
とき制動力を巻出し半径に応じてウェブを含む巻出しロ
ールの慣性モーメントを計算し、これに対応した制動力
を加算してウェブのたるみを防止し、ウェブの損傷を防
ぐ。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は本実施例の制御回路を表わし、図３は本実
施例を巻出し張力制御において実現する印刷装置の一部
を示す。図３において、10は本実施例の張力制御部で、
図１に示す張力制御信号生成手段３、ロール位置制御信
号生成手段４、一定制動力信号生成手段５、制御信号選
択手段６、張力制御手段７が含まれる。11はウェブで、
例えば、連続した印刷される紙やポリエチレンシートな
どである。12はウェブ11を巻出す巻出しロール、13は巻
出しロール12のブレーキ装置、14はこのブレーキ装置13
への空気圧信号を制御用の電気信号から変換する電気空
気変換器、15，16は巻出しロール12の巻出し径を検出す
るための径検出用エンコーダで巻出しロール12の回転数
と送りローラの回転数を求めている。17はダンサロール
機構を構成するアーム、18はアーム17の一端に設けられ
回転中心となっており大歯車（ギヤ）を構成する。19は
アーム17の他端に設けられたダンサロールでウェブ11を
かける。20はアーム17の中間部に設けられた後述するエ
アシリンダ23の取合部、21はギヤ18のピニオン（小歯
車）を構成し、アームの回転位置を取り出す。22は、こ
のピニオン21の回転位置からダンサロール19の位置を検
出するロール位置検出手段２としてのロール位置検出器
である。

【００１２】23はエアシリンダでロッドの先端はアーム
17の取合部20と取合い、アーム17を揺動させる。24は電
気信号を空気圧に変換してエアシリンダ23を制御する電
気空気変換器、25はウェブ11の張力を検出する張力検出
手段１としての張力検出器、26はウェブ11を下流に導く
インフィードロールである。

【００１３】次に図２について説明する。同図におい
て、51はウェブ11の目標張力を設定する張力設定器、52
は張力検出器25と張力設定器51との出力の差をとる減算
器、53は減算器52の出力の比例・積分・微分演算器、54
は切替えスイッチ、55は増幅器、56はスイッチである。
61はダンサロール19の目標位置を設定するロール位置設
定器、62はロール位置検出器22とロール位置設定器61と
の出力の差をとる減算器、63は減算器62の出力の比例・
積分・微分演算器である。一定制動力生成手段５はウェ
ブ巻出しロール12の巻出し径を入力して、ウェブ11に巻
出し径にかかわらず一定の制動力を加える一定制動力信
号を生成する。制御信号選択手段６は、設定した位置か
らのロール位置検出器22の偏差信号をクロックと共に入
力し、ダンサロール19の変位速度、およびウェブ11がゆ
るむときのダンサロール19の変位方向を得て、切替えス
イッチ54の切替え、およびスイッチ56の開閉を選択す
る。

【００１４】次に図２，図３を用いて動作を説明する。
張力設定器51はウェブ11の定常時の目標張力を設定す
る。この設定値より張力検出器25の値を減じた差を比例
・積分・微分した張力制御信号を生成する。図２におい
ては、比例・積分・微分の加算による制御信号を例示し
たが、要求精度により、例えば比例・積分動作のような
通常のフィードバック制御のための演算信号でよい。ま
た、ロール位置設定器61は、ダンサロール19の目標位置
を設定する。この目標ロール位置は図３において、図示
したように垂直でもよいし、ウェブ11の大きなゆるみを
吸収できるようにするため、常時はダンサロール19を固
定ロールとして用いるようにし、このため図３において
左側一杯に設定してもよく、使用目的に応じた位置とす
る。目標ロール位置よりロール位置検出器22の値を減じ
て偏差を求め、これを比例・積分・微分したロール位置
制御信号を生成する。図３では、比例・積分・微分制御
で示したが、微分動作あるいは積分動作は必ずしも必要
ではなく、例えば、ゲインの大きい比例動作のように通
常のフィードバック制御のための演算信号でよい。

【００１５】図３のエアシリンダ23の設定圧は、ウェブ
11が定常時の目標張力となっている場合、ダンサロール
19にかかる力と釣合う圧力に設定されている。これによ
り、アーム17はウェブ11の張力が減少すれば図３におい
て右側に、増加すれば左側に回転する。エアシリンダ23
の設定圧力が目標張力に対応する値より小さい時には、
ダンサロール19は、通常、移動範囲の一端にある。

【００１６】制御信号選択手段６は、減算器62の出力か
ら、ダンサロール19の目標位置からの偏差を入力し、こ
の偏差が予め設定された目標偏差以内にあるか監視して
いる。この目標偏差として、図３に示すようにアーム17
が垂直の場合を目標位置に設定した場合は、フルストロ
ークの±10％とか、左側一杯の位置に設定したときは、
左側限度からストロークの10％というように設定する。
この目標偏差以内にダンサロール19があるときは、切替
スイッチ54をａ側とし、張力制御信号を電気空気変換器
14とブレーキ装置13に出力し、張力制御を行う。この場
合スイッチ56は開とする。

【００１７】次にダンサロール19の偏差が目標偏差を越
えたときは、制御信号選択手段６は切替スイッチ54をｂ
側に切替え、ロール位置制御信号を電気空気変換器14、
ブレーキ装置13に出力し、位置制御を行い、ダンサロー
ル19が目標偏差以内となるよう制御する。この場合もス
イッチ56は開とする。

【００１８】次にダンサロール19の変位速度が所定値以
上となり、かつウェブ11がゆるんだときダンサロール19
が移動する方向にダンサロール19が変位していることを
制御信号選択部６が検知すると、ダンサロール19の位置
が目標偏差以内か否かにかかわらず、切替スイッチ54を
ａ側とし、スイッチ56を閉として、張力制御信号と一定
制動力信号を電気空気変換器14、ブレーキ装置13に出力
し、通常の張力制御の制動力にさらに一定の制動力を加
えた制御を行う。これによりウェブ11の張力のゆるみを
迅速に回復し、ウェブ11のたるみを防止する。

【００１９】なお、ダンサロール19の変位速度が所定値
以上で変位しない場合は、ウェブ11が急激にゆるむ場合
ではないので、目標偏差以内であれば、切替スイッチ54
をａ側とした張力制御を行い、目標偏差を越えた場合
は、ｂ側としたロール位置制御を行なう。

【００２０】図３において、ウェブ巻出しロール12の制
動には電気空気変換器14とブレーキ装置13で行うとした
が、電気信号により動作する電磁ブレーキとしてもよ
い。また、従来の技術の説明に用いた図４のようにウェ
ブ送り速度を速度検出器29で検出してそれによりモータ
ドライバ32とサーボモータ31を制御してもよい。また、
ダンサロール19のアーム17にウェブ11の張力に対抗して
位置を保持するため、エアシリンダ23と電気空気変換器
24を用いたが、ばねとしてもよく、また、ばねと、エア
シリンダ23と電気空気変換器24を併用してもよい。図３
はダンサロールを回転アームの先端に設けた例を示した
が、ガイドによる移動やリンクなどでも同様である。

【００２１】ダンサロールが所定以上の変位速度でウェ
ブがゆるむ方向に移動する時に加算する制動力を巻出し
ロール12の巻出し径より求める例を示すと、 〔一定制動力〕＝〔巻出し径〕⁴ ×〔速度変化〕×〔係
数〕 制動トルクは慣性モーメントに対応する。慣性モーメン
トは質量ところがり半径の２乗の積に比例するので、結
果として巻出し径の４乗に比例する。加速方法や減速方
法が一定加速度方式のときには、速度変化も含めて一定
係数として設定することができる。巻出し径の算出は、
エンコーダ15により巻出しロール12の回転数を、エンコ
ーダ16により送りローラの回転数を求め、送りローラの
径と両回転数の比を用いて算出する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ダンサロールの位置により、ウェブの張力制御とダ
ンサロール位置制御を行うが、ウェブ11の張力が急激に
ゆるんだときは、通常の張力制御に加えて一定制動力を
ウェブ巻出しロール12に加えるよう制御するので、常に
ウェブの張力を所定範囲に保持することができる。変動
の少ない通常の制御では張力検出による精密な張力制御
を行い、大きな張力変動をダンサロールで吸収し、ダン
サロールが大きく変位したときはその位置制御により、
急激な張力変動を緩和する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例の制御ブロック図である。

【図３】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】従来の制御の構成を示すブロック図である。

【図５】従来の制御ブロック図である。

【符号の説明】

５ 一定制動力生成手段 ６ 制御信号選択手段 13 ブレーキ装置 14 電気空気変換器 22 ロール位置検出器 25 張力検出器 51 張力設定器 54 切替スイッチ 56 スイッチ 61 ロール位置設定器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェブ巻出しロールから巻き出されるウ
   ェブの張力を前記ウェブ巻出しロールに制動力を与える
   ことにより目標張力に制御する張力制御手段と、ウェブ
   の張力を検出する張力検出手段と、変位自在なダンサロ
   ールを設け、このダンサロールにウェブをかけ、このウ
   ェブの搬送時の張力を受けるとともにこの張力に釣合っ
   た力で支持されたダンサロールの変位位置を検出するロ
   ール位置検出手段と、前記ウェブ巻出しロールに一定の
   制動力を加算するよう指示する一定制動力信号を生成す
   る一定制動力信号生成手段と、前記目標張力と前記張力
   検出手段の検出した張力の差をフィードバック制御のた
   めの演算をした張力制御信号を出力する張力制御信号生
   成手段と、前記ダンサロールの基準位置と前記ロール位
   置検出手段の検出したロール位置との偏差をフィードバ
   ック制御のための演算をしたロール位置制御信号を出力
   するロール位置制御信号生成手段と、前記偏差を入力
   し、所定の偏差以内であれば、前記張力制御信号により
   前記張力制御手段がウェブの張力制御を行い、所定の偏
   差を超える場合は、前記ロール位置制御信号により前記
   張力制御手段が前記ダンサロールの位置制御を行い、前
   記偏差の時間データから得た変位速度が所定値以上で、
   かつウェブがゆるんだ時に前記ダンサロールが移動する
   方向に前記ダンサロールが移動する場合は、前記張力制
   御信号に前記一定制動力信号を加算することにより前記
   張力制御手段がウェブの張力の制御を行うよう制御する
   制御信号選択手段とを備えたことを特徴とするウェブ張
   力制御装置。
2. 【請求項２】 前記一定制動力信号生成手段は、前記ウ
   ェブ巻出しロールの巻き出し径より演算した制動力を発
   生する信号を生成するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載のウェブ張力制御装置。