JPH0724848U - 巻取機の張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻取量に応じた巻取張力でウエブを巻取る巻
取機の張力制御装置を、装置全体の機構を簡略化して提
供すること。 【構成】 巻取ローラ１の巻取りトルクを抵抗Ｒの電圧
効果によって検出して出力する増幅器２０と、この出力
に応じて張力の指令値Ｆを減じる加算器１３とを備え、
巻取りローラ１に巻取られるウエブ４の巻取張力Ｆ_t を
張力検出器９によって検出し、この巻取張力Ｆ_t と加算
器１３によって算出された張力Ｆ₀ とが一致するよう
に、巻取りトルクを制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、巻き取り量の増加につれて巻き取り張力を漸小させて、ウエブの 品質低下を防止することが可能な巻取機の張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、フィルムや、巻線、製紙などのウエブをローラに巻取る巻取機が知 られている。このとき、巻取り張力をローラの巻取径に応じて制御すれば、巻取 られたウエブにストレスを発生するのを防止でき、これによってウエブの品質を 高く保つことができる。

【０００３】 図３は、このような巻取機の張力制御装置の構成を示すブロック図である。 この図において、１は巻取りローラであり、クラッチ２を介したモータ３の駆 動によって、ウエブ４を巻取るようになっている。ここで、クラッチ２は、伝達 媒体として磁性微粒子を用いているものであり、コイル２ａによる電磁力でモー タ３から巻取りローラ１への巻取りトルクを制御できるようになっている。 また、５はセンサであり、ローラ回転軸に設置されたマグネット５ａの磁気を 検出して、例えば巻取りローラ１の１回転に要する時間Ｔを検出する。

【０００４】 一方、ウエブ４は、図示せぬ送出部から矢印Ｙ方向へ繰り出され、搬送ローラ ６，７，および８を順次介して、巻取りローラ１によって巻取られる。搬送ロー ラ６，８の回転軸は、装置に対して固定される一方、搬送ローラ７の回転軸は、 揺動自在となっている。したがって、搬送ローラ７の、図において左右方向の弾 力を検出することによって、ウエブ４の張力を検出することができる。これを行 なって、ウエブ４の張力Ｆ_t を検出するのが、張力検出器９である。 また、搬送ローラ６には、ロータリ型のエンコーダ１０が直結されており、搬 送ローラ６の回転量、すなわち、ウエブ４の送り量に応じてパルスＰが発生する ようになっている。

【０００５】 次に、１１は巻取径算出器であり、センサ５により検出された巻取りローラ１ の１回転に要する時間Ｔと、エンコーダ１０によるパルスＰの数とによって、巻 取りローラ１における巻取径Ｄを算出する。すなわち、巻取径Ｄは、巻取りロー ラ１の１回転においてどれだけのウエブ４が巻取られるかによって算出される。 巻取径検出器１１により算出された巻取径Ｄは、設定されたテーパ率Ｒと乗算 器１２によって乗算され、この演算結果Ｍが加算器１３の減算入力端に供給され る。ここで、テーパ率Ｒとは、巻取径Ｄの増加に対する張力の減少率を示すもの である。 一方、加算器１３の加算入力端には、張力の指令値Ｆが入力されている。これ により、加算器１３では、張力の指令値Ｆから演算結果Ｍが減算されて、補正さ れた張力Ｆ₀ が出力される。

【０００６】 加算器１４の加算入力端には、この指令値Ｆ₀ が入力される一方、同減算の入 力端には、張力検出器９により検出されたウエブ４の張力Ｆ_t が入力される。こ れにより、加算器１４では、補正された張力Ｆ₀ から巻取張力Ｆ_t が減算され、 偏差信号として出力される。 この偏差信号は、ＰＩ増幅器１５により比例・積分処理の後、増幅されて、パ ルス幅変調回路１６に供給される。 ＰＷＭ変調回路１６は、例えば、その内部で発振させた鋸波（あるいは三角波 ）とＰＩ増幅器１５の出力信号とを比較し、ＰＩ増幅器１５の出力レベルが鋸波 のレベルよりも大なるとき、そのレベルが“Ｈ”なるパルスを出力する。これに より、ＰＷＭ変調回路１６は、ＰＩ増幅器１５の出力レベルおよび極性に応じた デューティ比を有するパルス幅変調信号を出力することなる。 一方、コイル２ａの一端には、電源電圧＋Ｖ_ccが接続され、他端にはトランジ スタ１７のコレクタに接続される。トランジスタ１７のベースには、パルス幅変 調回路１６によるパルス幅変調信号が供給され、トランジスタ１７のエミッタは 接地される。すなわち、トランジスタ１７は、パルス幅変調信号によってコイル ２ａを駆動する。

【０００７】 かかる構成によれば、加算器１４より出力される偏差信号が零となるように、 パルス幅変調回路１６によるパルス幅変調信号に応じて、コイル２ａのオン・オ フが制御される。この結果、加算器１３により算出された張力Ｆ₀ と、張力検出 器９により検出された実際のウエブ４の張力Ｆ_t とが一致するように、ウエブ４ が巻取りローラ１に巻取られる。

【０００８】 ここで、加算器１３により算出された張力Ｆ₀ は、張力の指令値Ｆから演算結 果Ｍを減じたものである。演算結果Ｍは巻取径Ｄに比例して大となるので、張力 の指令値Ｆを巻取径Ｄに対して一定とすると、加算器１３の出力である張力Ｆ₀ は、巻取径Ｄに対し、張力の指令値Ｆから一定比率で減少することになる。 このような張力Ｆ₀ にしたがってウエブ４が巻取られるので、巻取量の増加に つれて、巻取張力を漸小させることができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した構成では、巻取りローラ１の巻取径Ｄを求めるのに、 ウエブ４の送り量を検出するエンコーダ１０、巻取りローラ１の回転を検出する センサ５、および専用の巻取径算出器１１が必要となるだけでなく、これらを生 産ライン上に適切に配置しなければならないので、装置全体の機構が複雑となる 、という欠点があった。

【００１０】 この考案は、この欠点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、巻 取量に応じた巻取張力でウエブを巻取る巻取機の張力制御装置を、装置全体の機 構を簡略化して提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上述した問題を解決するために、巻取りローラに巻回される被巻 取物の巻取張力を検出し、これによって検出された巻取張力と予め設定された張 力の指令値とが一致するように、前記巻取ローラの巻取りトルクを制御する巻取 機の張力制御装置において、前記巻取ローラの巻取りトルクを検出するトルク検 出手段と、このトルク検出手段により検出された巻取りトルクに応じて前記張力 の指令値を減じる減算手段とを具備することを特徴としている。

【００１２】

【作用】

この構成によれば、巻取りローラの巻取りトルクが、被巻取物が巻回されるに したがって大きくなるのを利用して、張力の指令値を減じている。したがって、 この構成においても、張力の指令値は、巻取りトルクに応じて減じられて、巻取 り径に対応して漸小することになる。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案の一実施例について図面を参照して説明する。 図１は、この実施例の構成を示すブロック図であり、図３と同一の部分には、 同一の符号を付与し、その説明を省略する。そして、図１に示す構成が、図３に 示す構成と相違する点は、図１におけるセンサ５と、エンコーダ１０と、巻取径 算出器１１と、乗算器１２とを排除する一方、コイル２ａと駆動回路１７との間 に抵抗Ｒを介挿し、この抵抗Ｒにおける電圧降下を検出し、これに所定の増幅を 行なった後に、加算器１３の減算入力端に供給させる増幅器２０を備えた点にあ る。

【００１４】 そこで、この点について説明する。 抵抗Ｒの両端には、コイル２ａに流れる電流値に比例して電圧降下が発生し、 この電圧降下は、増幅器２０によって所定の積分増幅をされて、加算器１３の減 算入力端に供給される。 ここで、抵抗Ｒにおける電圧効果は、コイル２ａに流れる電流に比例し、モー タ３から巻取りローラ１への巻取りトルクを示すものなので、この実施例におけ る加算器１３の算出される張力Ｆ₀ は、張力の指令値Ｆから巻取りトルクに相当 する分を減じたものとなる。

【００１５】 次に、この実施例の動作について説明する。 まず、従来と同様に、この実施例においても、加算器１４により出力される偏 差信号が零となるように、巻取りローラ１の巻取りトルクが制御される。

【００１６】 ここで、巻取径と巻取張力との積が巻取りトルクであることを考えると、図２ （ｂ）に示すように、巻取りトルクは巻取径に比例する。また、同一の巻取張力 でウエブ４を巻取る際に、巻取りローラ１の巻取径が小さいときには、巻取径が 大であるときも、巻取りトルクが小さくて済む。 したがって、抵抗Ｒでの電圧降下は、巻取径の大きさに相当するので、張力の 指令値Ｆは、加算器１３において巻取径の増加に対応して減少することになる。

【００１７】 ウエブ４の巻取り初期であって、図２（ａ）に示すように、巻取径Ｄが充分に 小さい場合Ｐには、巻取りトルクが小となり、コイル２ａに流れる電流も比較的 小となるので、抵抗Ｒによる電圧降下も小となる。これにより、張力の指令値Ｆ は、加算器１３においてほとんど減じられることなく、この張力でウエブ４が巻 取りローラ１に巻取られる。 なお、この図において、Ｄmin は、巻取ローラ１に何も巻取られていない状態 における径である。

【００１８】 これに対し、ウエブ４の巻取りが進行し、図２（ａ）に示すように巻取径Ｄが 大きくなった場合Ｑでは、これに応じて巻取りローラ１の巻取りトルクも大きく する必要があるので、必然的にコイル２ａに流れる電流も増加し、抵抗Ｒによる 電圧降下も大となる。この結果、張力の指令値Ｆは、加算器１３において巻取り トルクに対応して減じられることになる。

【００１９】 そして、この実施例では、加算器１３により算出された張力Ｆ₀と、張力検出 器９により検出された巻取張力Ｆ_t とが一致するように、すなわち、ウエブ４が 張力Ｆ₀ となるように巻取られるので、巻取径の増大にしたがって、巻取張力を 減少させてウエブ４を巻取ることができる。しかも、この実施例では、従来必要 であったセンサ５、エンコーダ１０、およびこれに伴う巻取径算出器１１を必要 としないので、構成を簡略化できる。 また、増幅器２０の増幅率を調節することにより、従来におけるテーパ率の設 定も行なうことができる。

【００２０】 なお、上述した実施例では、説明のため、構成各部をアナログ構成としたが、 実際には、張力検出器９により検出された張力Ｆ_t と増幅器２０の出力とは、そ れぞれ図示せぬＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換される一方、図示せぬ ＣＰＵにより加算器１３，１４の演算が行なわれる。 この場合、まず、巻取り開始の指令直後に、各部の出力信号がサンプリングさ れて記憶される。この記憶された各信号が、巻取り動作の進行にしたがって所定 値変化する毎に、ＣＰＵは、加算器１３，１４の演算を行なって、巻取径に応じ て巻取張力を下げる制御を行なうようになっている。

【００２１】 また、この実施例では、張力の指令値Ｆを一定としたが、例えば、巻取径に対 する張力の特性を予めメモリ等に記憶しておき、これを増幅器２０の出力（抵抗 Ｒにおける電圧効果は、巻取りトルクだけではなく、巻取径も示すので）に対応 して供給するように構成としても良い。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したこの考案によれば、巻取りローラの巻取りトルクが、被巻取物の 巻回量にしたがって大きくなるのを利用して、張力の指令値を減じているので、 この構成においても、張力の指令値は、巻取りトルクに応じて減じられ、巻取り 径に対応して漸小することになる。 したがって、実際に巻取り径を検出すること、および張力の漸小率を逐一設定 することが不要となるので、構成を簡略化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】（ａ）は、同実施例の動作を説明するための、
巻取径と張力との関係を示す図であり、（ｂ）は、同じ
く、巻取径と巻取りトルクとの関係を示す図である。

【図３】従来の、巻取機の張力制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１……巻取りローラ Ｒ……抵抗、２０……増幅器（トルク検出手段） １３……加算器（減算手段） Ｆ ……張力の指令値 Ｆ_t ……巻取張力

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻取りローラに巻回される被巻取物の巻
   取張力を検出し、これによって検出された巻取張力と予
   め設定された張力の指令値とが一致するように、前記巻
   取ローラの巻取りトルクを制御する巻取機の張力制御装
   置において、 前記巻取ローラの巻取りトルクを検出するトルク検出手
   段と、 このトルク検出手段により検出された巻取りトルクに応
   じて前記張力の指令値を減じる減算手段とを具備するこ
   とを特徴とする巻取機の張力制御装置。