JPH1059596A - 巻取装置のスリップ防止制御装置 - Google Patents

巻取装置のスリップ防止制御装置

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JPH1059596A
JPH1059596A JP8218193A JP21819396A JPH1059596A JP H1059596 A JPH1059596 A JP H1059596A JP 8218193 A JP8218193 A JP 8218193A JP 21819396 A JP21819396 A JP 21819396A JP H1059596 A JPH1059596 A JP H1059596A
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winding
tension
torque
feed roller
roller
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JP8218193A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Suzuki
克彦 鈴木
Iku Sato
幾 佐藤
Hiroharu Kato
弘治 加藤
Mitsuo Ohashi
美津夫 大橋
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送りローラと巻取材料との間のスリップの発
生を防止する。 【解決手段】 原反22から巻出した巻取材料21は、
ガイドローラ30−1〜30−5や送りローラ31を通
って巻取ローラ34に巻取られる。直流モータ23tで
駆動される送りローラ31は、目標値ωt となるように
速度制御されている。原反22は直流モータ23uによ
りトルク制御されて回転されている。そして、信号変換
器38tにより得た直流モータ23tの駆動トルクと、
制御目標出力装置29uによる目標トルク(加減トルク
および機械損失トルクとを加えたもの)とが一致するよ
うに、直流モータ23uのトルク制御をする。このた
め、送りローラ31の入口側のトルクFiと出口側のト
ルクFoとが等しくなり、送りローラ31と巻取材料2
1との間のスリップは生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は巻取装置のスリップ
防止制御装置に関し、巻取材料を原反から巻出し、巻出
した巻取材料を巻取ローラに巻取り、指令部の巻取張力
パターン指令にもとずき、巻取材料の巻取張力を設定パ
ターンに従って制御する形式の巻取装置において、その
巻出、巻取張力の制御をすることによって送りローラで
のスリップの発生を防止するようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来の巻取装置の例を図6〜図9によっ
て説明する。図6に示す装置は紙、プラスチックフィル
ムなどの巻取材料1のスリッタであり、巻取材料1をス
リットし、巻取るためのものである。巻取材料1は原反
2から巻出され、送りローラを通り、ナイフに導かれ、
複数条にスリットされる。スリット後、巻取材料1は送
りローラを通り、巻取ローラに導かれ、巻取られる。さ
らに、中央制御装置の指令部が巻取張力パターン指令P
を出し、巻取張力パターン指令Pにもとずき、巻取材料
1の巻取張力が設定パターンにしたがって制御される。
【0003】普通、モータによって巻取ローラが駆動さ
れ、回転し、巻取張力パターン指令Pにもとずき、巻取
張力制御装置がモータの駆動トルクを制御し、これによ
って巻取材料1の巻取張力が制御される。したがって、
たとえば、図9に示すように、巻取径Dの増大にともな
い、巻取張力T1が特性直線に従って変化し、減少す
る。なお図9において、T2は巻出張力、T3は送りロ
ーラのローラ負担張力である。巻取張力制御装置の構成
は公知であり説明は省略する。
【0004】さらに、この装置はモータ3および検出器
4を有し、モータ3はDCモータまたはACモータから
なり、原反2に連結されている。したがって、モータ3
が原反2に作用し、原反2に駆動または制動トルクが加
えられ、これによって原反2が駆動または制動され、回
転し、巻取材料1に巻出張力が与えられる。検出器4は
ロードセルなどの荷重検出器からなり、原反2から巻出
された巻取材料1が検出ローラ5に導かれ、検出器4は
検出ローラ5の支軸と組み合わされ、支軸は検出器4に
支持されている。したがって、巻取材料1の巻出張力が
検出ローラ5および検出器4に作用し、検出器4によっ
て巻取材料1の巻出張力が検出される。
【0005】さらに、フィードバック制御装置6がモー
タ3、指令部および検出器4に接続されている。フィー
ドバック制御装置6はモータ3の駆動または制動トルク
を制御するためのもので、ドライバ7を有し、パルスゼ
ネレータ8によってモータ3の回転数が検出され、ドラ
イバ7はその検出信号Nを受ける。そして、巻取張力パ
ターン指令Pおよび検出器4の検出器信号Tにもとず
き、モータ3の駆動または制動トルクがフィードバック
制御され、図8に示すように、巻取材料1の巻出張力T
2が巻取張力T1の制御パターンに相似のパターンをも
って制御される。
【0006】さらに、原反2と巻取ローラ間において、
モータによって送りローラが駆動され、回転し、送りロ
ーラによって巻取材料1が送られ、走行する。その走行
速度については、中央制御装置の指令部が速度指令を出
し、速度指令によって送りローラの回転速度が制御さ
れ、これによって巻取材料1の走行速度が制御される。
したがって、ローラ負担張力T3が送りローラに作用
し、負担される。
【0007】したがって、この装置では、巻取張力T1
と巻出張力T2とが互いに相似の関係をもち、巻取径D
の増大にともない、巻取張力T1が特性直線に従って変
化し、減少すると、巻出緒力T2も特性直線に沿って変
化し、減少する。したがって、巻取径Dの増大に関係な
く、原反2と巻取ローラ間において、巻取張力T1と巻
出張力T2が互いに均衡し、ローラ負担張力T3が最小
限にとどめられ、一定値に保たれる。したがって、スリ
ッタを高速化し、巻取材料1の走行速度を上昇させて
も、巻取材料1と送りローラ間にスリップは生じない。
したがって、巻取張力T1を正確に制御し、巻取材料1
を的確に巻取ることができる。
【0008】図7は別の従来例で、モータ3が原反2に
連結され、モータ3によって原反2が駆動され、回転す
るのは図6の装置と同様であるが、この例ではダンサー
ローラ9が可動部材に支持され、巻取材料1が原反2か
ら巻出されるとき、ダンサーローラ9がその巻取材料1
に係合する。可動部材は揺動アーム10からなり、その
支点のまわりを揺動することができる。負荷機構として
エアシリンダ11が使用され、エアシリンダ11がアー
ム10に連結されており、エア圧がエアシリンダ11に
供給され、エアシリンダ11がアーム10に作用する。
【0009】したがって、アーム10およびダンサーロ
ーラ9に負荷が加えられ、巻取材料1に巻出張力が与え
られる。検出器12がアーム10の支点に設けられ、ア
ーム10が揺動すると、検出器12によってダンサーロ
ーラ9の位置が検出される。
【0010】さらに、フィードバック制御装置13がモ
ータ3および検出器12に接続されている。フィードバ
ック制御装置13はモータ3の回転数を制御するための
もので、ドライバ7を有する。さらに、中央制御装置の
指令部が速度指令Vを出し、パルスゼネレータ8によっ
てモータ3の回転数が検出され、速度指令V、モータ回
転数検出信号Nおよび検出器12の検出信号Lにもとず
き、モータ3の回転数がフィードバック制御される。し
たがって、原反2の回転速度がフィードバック制御さ
れ、ダンサーローラ9の位置が一定位置に保たれる。
【0011】さらに、負荷制御装置として電空変換器1
4が使用され、電空変換器14が指令部およびエアシリ
ンダ11に接続されている。そして、指令部の巻取張力
パターン指令Pにもとずき、電空変換器14によってエ
アシリンダ11のエア圧が制御され、その負荷が調節さ
れ、変化し、図6の装置と同様、巻取材料1の巻出張力
T2が巻取張力T1の制御パターンに相似のパターンを
もって制御される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来例では原反から巻
出される張力を、原反の近くに設けられた張力検出器で
検出し、巻取張力パターンと相似の巻出張力パターンで
巻出しを行っているため、張力検出器と送りローラとの
間に介在するロール群により張力が減少又は増加され、
送りローラと巻取材料の間で授受される接線力が残り、
高速スリッタではなおスリップが発生しているのが現状
である。
【0013】本発明は、上記従来技術に鑑み、送りロー
ラと巻取材料との間でのスリップの発生を防止すること
のできる巻取装置のスリップ防止制御装置を提供するも
のである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、巻取材料を原反から巻出し、巻出した巻取
材料を送りローラを通して巻取ローラに巻取り、指令部
の巻取張力パターン指令にもとずき、前記巻取材料の巻
取張力を設定パターンに従って制御する形式の巻取装置
において、前記送りローラを駆動する送りローラ用モー
タと、この送りローラ用モータを指令された速度パター
ンに従って制御する速度制御装置と、前記送りローラ用
モータの駆動トルクを検出するトルク検出手段と、原反
を駆動する原反用モータと、この原反用モータのトルク
を制御するトルク制御装置と、送りローラの加速トルク
と機械損失との和と前記トルク検出手段から得られるト
ルクとの差をとる演算装置と、この演算装置の出力を前
記トルク制御装置の目標値とすることにより、前記送り
ローラの入口側と出口側との張力を等しくするようにし
たことを特徴とする。
【0015】また本発明の構成は、巻取材料を原反から
巻出し、巻出した巻取材料を送りローラを通して巻取ロ
ーラに巻取り、指令部の巻取張力パターン指令にもとず
き、前記巻取材料の巻取張力を設定パターンに従って制
御する形式の巻取装置において、指令された速度パター
ンで駆動される送りローラと、この送りローラの入口及
び出口にそれぞれ設けられて巻取材料の張力を検出する
張力検出器と、前記巻取ローラを駆動する巻取ローラ用
モータと、前記出口に設けた張力検出器で検出した張力
によって巻取ローラを指令された巻取張力パターンに制
御する巻取側制御装置と、前記原反を駆動する原反用モ
ータと、この原反用モータを前記入口側および出口側に
それぞれ設けた張力検出器でそれぞれ検出した張力が等
しくなるように制御する原反側制御装置とからなること
を特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明では、原反、送りローラ、
および巻取ローラをそれぞれモータで駆動し、送りロー
ラの入口側および出口側の巻取材料の張力が等しくなる
ように原反、送りローラ、および巻取ローラを次のよう
に制御する。
【0017】第1の実施の形態では、送りローラを指令
した速度パターンで、巻取ローラを指令した巻取張力パ
ターンで制御する。送りローラを駆動している直流モー
タの駆動電流から駆動トルクを求め、別途に速度パター
ンより算出した送りローラの加減速に必要なトルクおよ
び摩擦損失トルクの合計と比較し、送りローラが巻取材
料に張力を与えるためのトルクを差分として求め、この
差分のトルクを0に近づけるように原反を駆動する直流
モータを制御する。
【0018】第2の実施の形態では、送りローラを指令
した速度パターンで、巻取ローラを指令した巻取張力パ
ターンで制御する。送りローラの入側および出側の巻取
材料の張力を検出し、両者の比が1になるように原反の
駆動モータを制御する。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例に係るフィルムのスリ
ップ防止制御装置を図1〜図5によって説明する。図1
は第1実施例の装置の構成図、図2は第2実施例の装置
の構成図、図3は図2中の張力検出器の構成図、図4お
よび図5はそれぞれ速度パターンおよび巻取張力パター
ンを示す特性図である。
【0020】まず、最初に図中の番号と構成部品名を先
に示しておく。なお、参考までに説明すると、添字u,
t,wはそれぞれ巻出し(unwind)、送り(take up)、
巻取り(wind)を表し、添字−1,−2,−3…は同じ
機能の構成品の区別を表す。
【0021】即ち、21は巻取材料、22は原反、23
u,23t,23wは直流モータ、24u,24t,2
4wは電流検出器、25tは速度発電機、26u1 ,2
6u 2 ,26u3 ,26t,26w1 ,26w2 ,26
3 は信号の加算器又は減算器、27u,27t,27
wはドライバ、28u,28wは積分演算装置、29
u,29t,29wは制御目標出力(設定)装置、30
−1〜30−5はガイドローラ、31は送りローラ、3
2はガイドローラ、33はタッチローラ、34は巻取ロ
ーラ、35は張力検出器、36は張力検出器、37u,
37wは慣性補償出力(設定)装置、38u,38t,
38wは信号変換器、39は割算器、40はプレート、
41は板ばね、42はプレート、43は軸受、44はロ
ーラ、45は変位検出器、46は変位伝達棒、Fiは送
りローラ入側張力、Foは送りローラ出側張力である。
【0022】第1実施例の装置を図1にしたがって説明
する。巻取材料21は原反22から巻出され、ガイドロ
ーラ30−1〜30−5、送りローラ31、ガイドロー
ラ32、タッチ(押え)ローラ33を経て巻取ローラ3
4に巻取られる。上記のローラは、タッチローラ(押
え)ローラ33を除き、全て駆動ローラであり、巻取材
料21のスリップが問題となるのは送りローラ31であ
る。
【0023】送りローラ31は直流モータ23tで駆動
され制御目標出力装置29tに設定された目標値ωt
目標に速度制御されている。図4は制御目標出力装置2
9に設定された速度目標値ωt のパターンで、加速部
(t1 〜t2 )、定速部(t2〜t3 )、減速部(t3
〜t4 )よりなっている。この速度制御のため直流モー
タ23tの回転速度を速度発電機25tによって電圧の
形で検出し、信号減算器26tによって制御目標設定出
力装置29tの速度目標値ωt (電圧)と比較し、差分
をドライバ27tを経て直流モータ23tに入力(フィ
ードバック)している。
【0024】ベルトの理論によれば、送りローラ31か
ら巻取材料21に伝達される接線力(張力)Qと、張り
側及び緩み側の巻取材料21の入側張力Fi及び出側張
力Foとの関係は遠心力を無視して、次式(1)(2)
で示される。
【0025】
【数1】
【0026】巻取りの速度が高くなると巻取材料21と
送りローラ31との間に空気が巻き込まれ、摩擦係数μ
が、従ってFi/Fo=exp(μθ)の値が低下し、
接線力Qの伝達ができなくなりスリップが生じることに
なる。従ってスリップを防止するためにはFi=Foと
するのがよく、このとき送りローラ31は巻取材料21
に接線力を与えることなく方向を変ずる役目のみを行う
ことになる。
【0027】直流モータ23tの駆動トルクは It :送りローラ31の慣性モーメント、 ωt :送りローラ31の回転角速度、 t :時間、 Q :送りローラ31から巻取材料21に与える接線
力、 r :送りローラ31の半径、 とすると、次式(3)で表わされる。
【0028】
【数2】
【0029】このトルクは直流モータ23tに供給され
る電流に比例するので、電流検出器24tによってこの
電流値を検出し、信号変換器38tによって比例定数K
2 を乗じてトルク値に換算して得られる。
【0030】一方、制御目標出力装置29uは、送りロ
ーラ31の諸値を用いて速度目標パターン(図4)に基
ずく各時点の加速(減速)するためのトルク及び摩擦に
よる損失トルクの合計を算出してこれを目標トルクとし
て出力する。この出力は減算器26u3 で信号変換器3
8tからの信号と減算され、巻取材料21に張力を与え
るトルク値に相当する信号となる。この信号は積分演算
装置28uによって積分され、加算器26u2 で慣性補
償出力装置37より送られる加減速時の慣性に基ずく不
足トルク分を加えて巻出装置の目標トルクとなる。
【0031】加算器26u2 から出力されるこの目標ト
ルクに制御するため直流モータ23uに流れる電流を電
流検出器24uで検出し、信号変換器38uによって比
例定数K3 を乗じてトルク値に換算し、減算器26u1
によって加算器26u2 の目標トルクと比較し、差分を
ドライバ27uを経て直流モータ23uに入力し、発生
するトルクを制御している。このトルクにより巻出原反
22は駆動されて巻取材料21の張力となるが、ガイド
ローラ30−1〜30−5を通って送りローラ31の入
口では入側張力Fiとなるので、結局送りローラ31の
出口側の出側張力Foとの差が0になるように制御され
ることになる。
【0032】なお、積分演算装置28uによる積分の理
由は、次の通りである。 (1)Fi−Fo=0のとき減算器26u3 の出力は0
となるが、積分演算装置28uの入力が0でも積分結果
が残っており、これがトルク制御の目標値となり、安定
となる。 (2)原反22は伸びが小さいためトルク制御の目標値
を少しずつ変えることにより安定となる。
【0033】次に、第2実施例を図2に従って説明す
る。この装置は第1実施例の装置とほぼ同様の構成であ
るが、送りローラ31の入口及び出口側にそれぞれ巻取
材料21の張力Fi及びFoを検出する張力検出器35
及び張力検出器36が設けられている。
【0034】送りローラ31は第1実施例の場合と全く
同様に、直流モータ23tによって駆動され、速度発電
機25t、減算器26t、及びドライバ27tによって
制御目標設定器29tに設定された速度目標ωt を目標
に速度制御されて駆動されている。
【0035】原反22は直流モータ23uによって駆動
され、電流検出器24u、信号変換器38u、減算器2
6u1 、ドライバ27uによって加算器26u2 の出力
を目標に電流制御されている。
【0036】同様に巻取ローラ34は直流モータ23w
によって駆動され、電流検出器24w、信号変換器38
w、減算器26w1 、ドライバ27wによって加算器2
6w 2 の出力を目標に電流制御されている。
【0037】また、制御目標出力装置29uにはFi/
Fo=1が、制御目標出力装置29wには図5に示すよ
うな目標巻取張力Foの特性曲線(パターン)が与えら
れている。
【0038】張力検出器36で検出された巻取材料21
の張力Foは減算器26w3 で制御出力装置29wの目
標値と比較され、その差分は積分演算装置28wによっ
て積分され、減算器26w2 で慣性補償出力装置37w
より送られる加減速時の慣性に基ずく不足トルク分を加
えて前記の送りローラ31の駆動電流目標とする。
【0039】また、張力検出器35で検出された入側張
力Fiは、割算器39で張力検出器36で検出された出
側張力Foで割算され、得られたFi/Fo値は減算器
26u3 にて制御目標出力装置29uの値1と比較さ
れ、その差分は積分演算器28uで積分され、加算器2
6u2 で慣性補償出力装置37uより送られる加減速時
の慣性に基ずく不足トルク分を加えて前記の巻出原反2
2の駆動電流目標値となる。
【0040】この制御によって、送りローラ31の入側
と出側の巻取材料21の張力Fiと張力Foは等しくな
り、スリップが防止される。
【0041】なお、張力検出器35及び張力検出器36
は同じ構造のもので、図3に示すように巻取材料21が
巻掛けられるローラ44がその両端をプレート42に固
定されたベアリングユニット43によって回転自在に支
承され、プレート42は架台側に固設されたプレート4
0に固定された2枚の板ばね41の先端に取付けられて
いる。先端の取付けは固定端または回転端の何れでもよ
く、図3では固定端で示してある。プレート42に一端
を固定された変位伝達棒46は他端を変位検出器45に
接触させてプレート42の変位を伝達するようになって
いる。
【0042】巻取材料1を図3に示すように直角に曲げ
てローラ44に巻掛けて張力を掛けると、板ばね41に
沿ったA方向の張力は板ばね41に対して曲げモーメン
トを発生しないが、B方向の張力は板ばね41に対して
曲げモーメントを発生し、図中に2点鎖線で示す曲げ変
形を生じ、変位検出器45によって変位を検出する。従
ってこれに比例する張力を検出することができる。
【0043】張力検出器35および張力検出器36はロ
ーラ44に代えてガイドローラ30−5およびガイドロ
ーラ32とし、送りローラ31の入側および出側の張力
Fiおよび張力Foを検出している。
【0044】以上本発明を明快に説明するために直流モ
ータで説明をしたが、現在市場に多く出回っている、ベ
クトルインバータと交流モータに置き換えてもよい。こ
の場合、ドライバはベクトルインバータに、速度発電機
はパルスゼネレータに置き換える。電流検出器はベクト
ルインバータからトルク信号として取り出されるため、
必要はない。
【0045】
【発明の効果】本発明の巻取装置のスリップ防止制御装
置によって次の効果が得られる。 (1)送りローラの入側と出側の巻取材料の張力が等し
くなるように制御しているので、巻取速度が高速になっ
て送りローラと巻取材料間の摩擦係数が減少しても両者
間にスリップは生じない。従って高速の巻取りが可能と
なる。
【0046】(2)請求項1の発明では、送りローラの
入側および出側の張力を検出する張力検出器および張力
パターン設定器を必要としないので、操作の簡略化およ
びコストダウンに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のスリップ防止制御装置を
示す構成図。
【図2】第2実施例のスリップ防止制御装置を示す構成
図。
【図3】図2に用いられている張力検出器を示す構成
図。
【図4】目標角速度特性曲線(パターン)を示す特性
図。
【図5】目標巻取張力特性曲線(パターン)を示す特性
図。
【図6】従来の制御装置を示す構成図。
【図7】従来の他の制御装置を示す構成図。
【図8】装置の特性直線を示す特性図。
【図9】装置の特性直線を示す特性図。
【符号の説明】
21 巻取材料 22 原反 23u,23t,23w 直流モータ 24u,24t,24w 電流検出器 25t 速度発電機 26u1 ,26u3 ,26t,26w1 ,26w3
算器 26u2 ,26w2 加算器 27u,27t,27w ドライバ 28u,28w 積分演算装置 29u,29t,29w 制御目標出力(設定)装置 30−1〜30−5 ガイドローラ 31 送りローラ 32 ガイドローラ 33 タッチローラ 34 巻取ローラ 35 張力検出器 36 張力検出器 37u,37w 慣性補償出力(設定)装置 38u,38t,38w 信号変換器 39 割算器 40 プレート 41 板ばね 42 プレート 43 軸受 44 ローラ 45 変位検出器 46 変位伝達棒 Fi 送りローラ入側張力 Fo 送りローラ出側張力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 美津夫 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の1 中菱エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 巻取材料を原反から巻出し、巻出した巻
    取材料を送りローラを通して巻取ローラに巻取り、指令
    部の巻取張力パターン指令にもとずき、前記巻取材料の
    巻取張力を設定パターンに従って制御する形式の巻取装
    置において、 前記送りローラを駆動する送りローラ用モータと、この
    送りローラ用モータを指令された速度パターンに従って
    制御する速度制御装置と、前記送りローラ用モータの駆
    動トルクを検出するトルク検出手段と、原反を駆動する
    原反用モータと、この原反用モータのトルクを制御する
    トルク制御装置と、送りローラの加速トルクと機械損失
    との和と前記トルク検出手段から得られるトルクとの差
    をとる演算装置と、この演算装置の出力を前記トルク制
    御装置の目標値とすることにより、前記送りローラの入
    口側と出口側との張力を等しくするようにしたことを特
    徴とする巻取装置のスリップ防止制御装置。
  2. 【請求項2】 巻取材料を原反から巻出し、巻出した巻
    取材料を送りローラを通して巻取ローラに巻取り、指令
    部の巻取張力パターン指令にもとずき、前記巻取材料の
    巻取張力を設定パターンに従って制御する形式の巻取装
    置において、 指令された速度パターンで駆動される送りローラと、こ
    の送りローラの入口及び出口にそれぞれ設けられて巻取
    材料の張力を検出する張力検出器と、前記巻取ローラを
    駆動する巻取ローラ用モータと、前記出口に設けた張力
    検出器で検出した張力によって巻取ローラを指令された
    巻取張力パターンに制御する巻取側制御装置と、前記原
    反を駆動する原反用モータと、この原反用モータを前記
    入口側および出口側にそれぞれ設けた張力検出器でそれ
    ぞれ検出した張力が等しくなるように制御する原反側制
    御装置とからなることを特徴とする巻取装置のスリップ
    防止制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007008558A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Ishida Co Ltd 包装装置
JP2012131138A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Lintec Corp 印刷装置および印刷方法

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JP2007008558A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Ishida Co Ltd 包装装置
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