JPH07315653A - 巻取機制御装置 - Google Patents

巻取機制御装置

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JPH07315653A
JPH07315653A JP6108826A JP10882694A JPH07315653A JP H07315653 A JPH07315653 A JP H07315653A JP 6108826 A JP6108826 A JP 6108826A JP 10882694 A JP10882694 A JP 10882694A JP H07315653 A JPH07315653 A JP H07315653A
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JP
Japan
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roll
winding
rewinding
rewinding roll
rotation speed
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Application number
JP6108826A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Yuasa
理之 湯浅
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の巻取機制御装置は、巻戻しロール回
転速度及び巻取りロール回転速度から巻戻しロール径を
演算する巻戻しロール径演算回路21と、密度設定値及
び幅設定値の積を演算してウェブ定数を求めるウェブ定
数演算回路22と、ウェブ定数及び巻戻しロール径から
巻戻しロールの慣性モーメントを演算する実巻戻しロー
ル慣性モーメント演算回路23と、慣性モーメント及び
張力設定値から巻戻しロールの回転速度変化率を演算し
て制御補償回路に出力するロール加減速度率演算回路2
4とを備えたことを特徴とする。 【効果】 本発明により、安定した巻取機制御装置の張
力制御を得ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紙、フィルム、鉄等の
ロール材を連続して巻取る巻取機制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】巻戻しロールが駆動装置を有さない巻取
機の場合、巻取機の加減速運転は操作員の手動操作によ
り行われていた。このため、加減速のたびに加減速時間
を変更、設定し、操作員が加速・減速押ボタン及び巻戻
しロール機械ブレーキにより巻戻しロールの回転速度を
調節して加減速運転を行っていた。
【0003】従って、加減速作業が操作員の熟練度に依
存し、操作員の誤りにより、巻取材(ウェブ)に過大な
張力が生じた場合には、運転加減速中に巻取り張力を制
御する上で重要な加減速分速度補償回路に誤差を生じ、
巻取りロールでのスリップや紙切れ等、加減速中の張力
制御に悪影響を及ぼしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、巻戻し
ロールの加減速率の設定は、人間系で処理していたた
め、設定に誤りがあった場合には、ウェブに過大もしく
は過小な張力が生ずる。
【0005】また、巻戻しロール機械ブレーキに頼り過
ぎた場合には、ブレーキ自体の寿命を縮め、保守作業及
びメンテナンスコストの増加を生ずる。
【0006】本発明の目的は、従来技術の上記問題点を
解決することにあり、加減速途中の実運転データから巻
戻しロールの加減速率を手動的に算出し、加減速途中に
おける張力制御特性を改善し、さらに、巻戻しロール機
械ブレーキの寿命を延ばし、メンテナンス作業及びメン
テナンスコストの削減を図ることのできる巻取機制御装
置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の巻取機制御装置
は、巻戻しロールの回転速度を制御するロールブレーキ
と、巻戻しロールの中心軸に接続されて巻戻しロール回
転速度を検出する巻戻しロール回転速度検出器と、巻取
りロールの表面を駆動する電動機の回転速度から巻取り
ロール回転速度を検出する巻取りロール回転速度検出器
と、巻取りロールを可変速駆動する巻取りロール可変速
駆動装置と、巻戻しロールから巻取りロールを移動する
巻取材の張力を検出する張力検出器と、巻取材の巻取張
力設定値を設定する張力設定器と、巻取材の密度設定値
を設定する密度設定器と、巻取材の幅設定値を設定する
幅設定器と、巻取材の巻取速度設定値を設定する巻取速
度設定器と、巻取速度設定値と巻取りロール回転速度と
を比較して巻取りロール可変速駆動装置に速度基準信号
を出力する速度制御補償回路と、からなる巻取機制御装
置において、巻戻しロール回転速度及び巻取りロール回
転速度から巻戻しロール径を演算する巻戻しロール径演
算回路と、密度設定値及び幅設定値の積を演算してウェ
ブ定数を求めるウェブ定数演算回路と、ウェブ定数及び
巻戻しロール径から巻戻しロールの慣性モーメントを演
算する実巻戻しロール慣性モーメント演算回路と、慣性
モーメント及び張力設定値から巻戻しロールの回転速度
変化率を演算して制御補償回路に出力するロール加減速
度率演算回路とを備えたことを特徴とする。また、請求
項2に記載した巻取機制御装置は巻戻しロール径を予め
定める巻戻しロール径設定回路と、巻戻しロール径設定
回路の出力回路と巻戻しロール径演算回路の出力回路と
を切り替えて実巻戻しロール慣性モーメント演算回路に
入力することを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明の巻取機制御装置においては、巻戻しロ
ールの回転速度を制御し、巻戻しロールの中心軸に巻戻
しロール回転速度検出器を接続して巻戻しロール回転速
度を検出し、巻取りロールの表面を駆動する電動機の回
転速度から巻取りロール回転速度を検出し、巻取りロー
ルを可変速駆動し、巻戻しロールから巻取りロールを移
動する巻取材の張力を検出し、巻取材の密度設定値を設
定し、巻取材の幅設定値を設定し、巻取材の巻取速度設
定値を設定し、巻取速度設定値と巻取りロール回転速度
とを比較して巻取りロール可変速駆動装置に速度基準信
号を出力し、巻戻しロール回転速度及び巻取りロール回
転速度から巻戻しロール径を演算し、密度設定値及び幅
設定値の積を演算してウェブ定数を求め、ウェブ定数及
び巻戻しロール径から巻戻しロールの慣性モーメントを
演算し、慣性モーメント及び張力設定値から巻戻しロー
ルの回転速度変化率を演算して制御補償回路に出力する
ことを特徴とする。また、請求項2に記載した巻取機制
御装置は巻戻しロール径を予め定め、巻戻しロール径設
定回路の出力回路と巻戻しロール径演算回路の出力回路
とを切り替えて実巻戻しロール慣性モーメント演算回路
に入力することを特徴としている。
【0009】
【実施例】次に本発明の巻取機制御装置の一実施例を説
明する。図2において、ロールブレーキ14は巻戻しロ
ール11の回転軸に連結されて巻戻しロール11の回転
速度を制御するブレーキ装置である。巻戻しロール回転
速度検出器9は巻戻しロール11の中心軸に接続されて
巻戻しロール11の回転速度を検出する速度計である。
巻取りロール回転速度検出器8は巻取りロール13の表
面を駆動する電動機7の回転速度から巻取りロール13
の回転速度を検出する速度計である。巻取りロール可変
速駆動装置6は巻取りロール13を電動機7によって可
変速駆動する駆動装置である。張力検出器10は巻戻し
ロール11から巻取りロール13を移動する巻取材(ウ
ェブ)15の張力を検出する検出器である。張力設定器
2は巻取材15の巻取張力設定値を設定する設定器であ
る。密度設定器3は巻取材15の密度設定値を設定する
設定器である。幅設定器4は巻取材15の幅設定値を設
定する設定器である。巻取速度設定器5は巻取材15の
巻取速度設定値を設定する設定器である。速度制御補償
回路25は巻取速度設定値と巻取りロール回転速度とを
比較して巻取りロール可変速駆動装置6に速度基準信号
を出力する補償回路である。また、巻戻しロール径演算
回路21は巻戻しロール回転速度検出器9に接続され、
巻戻しロール回転速度及び巻取りロール回転速度から巻
戻しロール径を演算する。ウェブ定数演算回路22は密
度設定器3および幅設定器4に接続され、密度設定値及
び幅設定値の積を演算してウェブ定数を求める。実巻戻
しロール慣性モーメント演算回路23はウェブ定数演算
回路22および巻戻しロール径演算回路21に接続さ
れ、ウェブ定数及び巻戻しロール径から巻戻しロールの
慣性モーメントを演算する。ロール加減速度率演算回路
24は実巻戻しロール慣性モーメント演算回路23およ
びロールブレーキ14を制御するブレーキ制御回路16
に接続され、慣性モーメント及び張力設定値から巻戻し
ロールの回転速度変化率を演算して制御補償回路25に
出力する。
【0010】即ち、図1および図2において、巻戻しロ
ール11の中心軸に接続され、巻戻しロール11の回転
速度を検出する巻戻しロール回転速度検出器9と、巻戻
しロール11の回転速度を制御するロールブレーキ14
と、巻取りロール13の表面を駆動する電動機7と、電
動機7の回転速度を検出する巻取りロール回転速度検出
器8と、巻取りロール13を可変速駆動する巻取りロー
ル可変速駆動装置6と、巻取材15の張力を検出する張
力検出器10と、巻取材15の巻取り張力を設定する張
力設定器2と、巻取材15の密度を設定する密度設定器
3と、巻取材15の巾を設定する幅設定器4と、巻取り
速度を設定する巻取速度設定器5と、張力設定器2及び
密度設定器3及び幅設定器4及び巻取速度設定器5の設
定値、並びに巻戻しロール回転速度検出器9の検出信号
に従い、巻取りロール可変速駆動装置6に速度基準信号
Sを出力する巻取機の制御装置1において、巻戻しロー
ル回転速度検出器9により検出される巻戻しロール11
の回転速度及び巻取りロール回転速度検出器8により、
検出される巻取りロール13の回転速度から巻戻しロー
ル11のロール径を演算する巻戻しロール径演算回路2
1と、密度設定器3の設定値及び幅設定器4の設定値か
らウェブ密度及び巾の積を演算するウェブ定数演算回路
22と、ウェブ定数演算回路22の出力及び巻戻しロー
ル径演算回路21の出力及び巻戻しロールスプール
(芯)の慣性モーメントから巻戻しロール11の慣性モ
ーメントを演算する実巻戻しロール慣性モーメント演算
回路23と、実巻戻しロール慣性モーメント演算回路2
3の出力及び張力設定器2の設定値及び巻戻しロール1
1のロールブレーキ14のブレーキトルク値から巻戻し
ロール11の回転速度の変化率を演算するロール加減速
度率演算回路24とを具備して成る巻取機の制御装置を
示している。
【0011】そして、図1に示される巻取機の制御装置
1に対して、張力設定器2、密度設定器3、幅設定器
4、巻取速度設定器5の各設定値と、張力検出器10、
巻取りロール回転速度検出器8、巻戻しロール回転速度
検出器9の運転データが入力され、巻取りロール可変速
駆動装置6に速度基準を出力する。
【0012】また、図2においては、実運転データより
慣性モーメント及び巻取機の加減速率を算出し、加減速
運転時の速度補償に使用される構成が示されている。
【0013】巻戻しロール11のロール径Dの演算は、
下式に行われる。
【0014】 D=DWD×ωWD/ω …(1) 但し、DWDは巻取りロールドラム径、ωWDは巻取りロー
ルの角速度、ωは巻戻しロールの角速度である。そし
て、ロール径DWDは固定値であり、角速度ωWD及びωは
各々巻取りロール回転速度検出器8、および巻戻しロー
ル回転速度検出器9にて検出される。
【0015】巻戻しロール全体の慣性モーメントJは、
下式にて演算される。
【0016】 TM =Jdω/dt+TBR−DT/2 …(2) 但し、TM は巻戻しロール用電動発電機の出力トルク、
BRは巻戻しロールの機械ブレーキトルク、Tは巻取り
張力である。
【0017】ここで、巻戻しロールが電動発電機及び可
変速駆動制御装置を有さない巻取機では、TM =0とし
て、 dω/dt=1(DT/2−TBR)/J …(3) また、 ω=2v/D …(4) であるから、 dv/dt=D(DT/2−TBR)/2J …(5) 巻取材15の慣性モーメントJは、下式により求める。
【0018】 J=JP +JS …(6) 但し、JP はウェブ材の慣性モーメント、JS は巻戻し
ロールスプールの慣性モーメントである。
【0019】一方、密度をρ、巾はl、スプール径をD
0 とすると、 JP =πρl(D4 −D0 4 )/32 …(7) にて求まる。従って、(5)式と(7)式とより、 dv/dt=16D(DT/2−TBR)/{πρl(D4 −D0 4 )+32JS } …(8) にて加減速率を求められる。
【0020】そして、図2のロール加減速度率演算回路
24にて、巻戻しロール11の加減速率、即ち巻取機の
加減速率を演算する。この値により、加減速時の制御補
償回路25にて、速度制御補償を行う。
【0021】以上のように、本実施例においては、巻戻
し及び巻取り速度から巻戻しロールの径を演算する巻戻
しロール径演算回路21により巻戻しロール径を求め、
またウェブ定数演算回路22によりウェブの(密度×
巾)を演算し、次に、巻戻しロール径とウェブ定数から
ウェフの慣性モーメントを演算し、巻戻しロールのスプ
ールの慣性モーメント及びウェブの慣性モーメントか
ら、巻戻しロール全体の慣性モーメントを演算する。ま
た実巻戻しロール慣性モーメント演算回路23にて巻戻
しロールの慣性モーメントを演算し、巻戻しロール慣性
モーメントとウェブの実張力及び巻戻しロール機械ブレ
ーキのブレーキトルクから、ロール加減速度率演算回路
24により実運転データより求めた巻戻しロール回転速
度の変化率を演算する。そして、ウェブの張力設定を巻
取機の機械系諸元及びウェブ自体の持つ紙強度より決ま
るウェブ巻取り最大張力値とし、また巻戻しロール機械
ブレーキのブレーキトルクを最小トルク値(零でも可
能)とすることにより、巻取機加減速運転時の巻戻しロ
ールの最大加減速率の演算を行い、加減速運転中の回転
速度変化率の補正を行う。
【0022】次に、他の実施例を図3に示す。
【0023】巻取機加速時においては、加速完了迄巻戻
しロールのロール径がほとんど変化しないため、巻戻し
ロール径が巻戻しロールスプール径よりも十分大きけれ
ば、巻戻しロール径自動演算回路を設けなくとも、巻戻
しロール径を初期最大径一定とすることにより、より簡
単な構成で本発明を実現することが出来る。
【0024】あるいは、巻戻しロール径の自動演算を行
うか、初期最大径一定とするかの切替設定21aを設け
た。即ち、巻戻しロール径を予め定める巻戻しロール径
設定回路21bと、この巻戻しロール径設定回路21b
の出力回路と巻戻しロール径演算回路21の出力回路と
を切り替えて実巻戻しロール慣性モーメント演算回路2
3に入力することを特徴としている。
【0025】以上のように、ウェブ張力を巻取機械系及
びウェブ強度の許容範囲内で最大の張力値とし、巻戻し
ロールブレーキトルクを逆に最小トルク値(零でも可)
とすれば、機械ブレーキの負担を軽減しながら且つ最大
の加減速率を得ることが出来る。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成にも関わら
ず、人間系による操作に頼らずに自動的に加減速率を算
出して加減速運転を行い、また、加減速途中において
も、実運転データから自動的に補正されて、加減速運転
中の補償分が正確に演算され、張力制御を安定に行える
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す制御装置の構成図であ
る。
【図2】図1の機能を示すブロック説明図である。
【図3】他の実施例を示すブロック説明図である。
【符号の説明】
21 巻戻しロール径演算回路 22 ウェブ定数演算回路 23 実巻戻しロール慣性モーメント演算回路 24 ロール加減速度率演算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 巻戻しロールの回転速度を制御するロー
    ルブレーキと、前記巻戻しロールの中心軸に接続されて
    巻戻しロール回転速度を検出する巻戻しロール回転速度
    検出器と、巻取りロールを駆動する電動機の回転速度か
    ら巻取りロール回転速度を検出する巻取りロール回転速
    度検出器と、前記巻取りロールを可変速駆動する巻取り
    ロール可変速駆動装置と、前記巻戻しロールから前記巻
    取りロールを移動する巻取材の張力を検出する張力検出
    器と、前記巻取材の巻取張力設定値を設定する張力設定
    器と、前記巻取材の密度設定値を設定する密度設定器
    と、前記巻取材の幅設定値を設定する幅設定器と、前記
    巻取材の巻取速度設定値を設定する巻取速度設定器と、
    前記巻取速度設定値と前記巻取りロール回転速度とを比
    較して前記巻取りロール可変速駆動装置に速度基準信号
    を出力する速度制御補償回路と、からなる巻取機制御装
    置において、前記巻戻しロール回転速度及び巻取りロー
    ル回転速度から前記巻戻しロール径を演算する巻戻しロ
    ール径演算回路と、前記密度設定値及び前記幅設定値の
    積を演算してウェブ定数を求めるウェブ定数演算回路
    と、前記ウェブ定数及び前記巻戻しロール径から前記巻
    戻しロールの慣性モーメントを演算する実巻戻しロール
    慣性モーメント演算回路と、前記慣性モーメント及び前
    記張力設定値から前記巻戻しロールの回転速度変化率を
    演算して前記制御補償回路に出力するロール加減速度率
    演算回路と、を具備してなる巻取機制御装置。
  2. 【請求項2】 前記巻戻しロール径を予め定める巻戻し
    ロール径設定回路と、この巻戻しロール径設定回路の出
    力回路と前記巻戻しロール径演算回路の出力回路とを切
    り替えて前記実巻戻しロール慣性モーメント演算回路に
    入力することを特徴とした請求項1記載の巻取機制御装
    置。
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