JPH1149408A - 抄紙機のリール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻取径の増大に補助駆動部が正確に追従して
スプールに偏荷重を付与せず精度の良い同調転動や同調
移動が得られ安定した巻取性能を備える。 【解決手段】 プライマリアーム３は回転エンコーダ付
き転動用サーボモータ３ｇに連結し、サーボ弁制御で位
置エンコーダ付きのＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉを設
け、セカンダリアーム６はサーボ弁制御で位置エンコー
ダ付きのＳＡ油圧シリンダ６ａを設ける。カップリング
７によりスプール４を着脱可能に接続する補助駆動部８
は、直動レール９にスライド可能に取り付けられ、サー
ボ弁制御の補助駆動部移動用油圧シリンダ９ａと補助駆
動部転動用サーボモータ９ｄに連結する。プライマリア
ーム３とセカンダリアーム６及び補助駆動部８を制御部
にて連結しスプールの位置を計測してフィードバックす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、抄紙機より一定
の速さで送り出される紙を巻き取るためのリール装置に
関し、詳しくはスプールに紙巻取用の補助駆動部を備え
る抄紙機のリール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抄紙機のリール装置は、主駆動手段に連
結するリールドラムと、このリールドラムの両側部に配
設するプライマリアームと、スプールを転動支持する水
平レール及びセカンダリアームを備え、満巻状態となっ
たリール枠を順次枠替えしながら２４時間の連続運転を
行っている。従来のリール装置は、プライマリアームで
転動支持する巻取用スプールを運転抄速まで加速するた
めに摩擦回転手段を用いていた。これはリールドラムを
通じての間接駆動であったため、巻取紙ロール径を増大
させると過大な重量によりスプールにたわみや剛性の変
化が生じてリールドラムと巻取紙との間で滑りが生じた
り、紙張力が変動する恐れがあった。

【０００３】そこで巻取紙ロール径を増大させてもリー
ルドラムと巻取紙との間で滑りを起こさず、紙張力も一
定に保ち、巻取紙にしわ、割れ、ゆるみを生ぜず、これ
により生産歩留の向上を図るという目的で、スプールの
移動する軸芯に伴ってリールドラムの円周方向及び半径
方向に移動可能な一対の補助駆動部と、プライマリアー
ムの回動に合わせて各補助駆動部を交互に転倒及び復帰
する補助駆動部回動手段とを備える抄紙機のリール装置
が提案された（特願平８−１１９７６７号）。

【０００４】このリール装置における補助駆動部回動手
段は、プライマリアームの転動用サーボモータにクラッ
チを介して連結する転倒ギヤとこれに接続する枠体とを
備え、この枠体に補助駆動部をスライド可能に取り付け
ていた。又プライマリアームあるいはセカンダリアーム
と枠体が一体で挙動し得るように連結した上でスプール
と補助駆動部とをカップリングで直結していた。

【０００５】これらの構成により補助駆動部は、プライ
マリアームの転倒や紙の巻付けで移動するスプールの軸
芯に伴ってリールドラムの円周方向及び半径方向に移動
することが可能になり、又クラッチを接続することでプ
ライマリアームと同期して補助駆動部を転倒・復帰する
ことができ、又その接続を断つことでプライマリアーム
の揺動にかかわらず補助駆動部を所定位置にとどめるこ
とができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のリール装置では、枠体をプライマリアームあるいは
セカンダリアームと機械的に一体化する構成、例えばプ
ライマリアームのスプール受台と枠体とをピン等で直結
する構成をとっていたので、プライマリアームあるいは
セカンダリアームの動きが全て補助駆動部に伝達してし
まう欠点があった。

【０００７】又、巻取紙の線圧を一定にするため、従来
はドラムに対して一定の押付力を保持する一定圧力制御
方式を採用していたが、この方式によると巻取紙の重量
が増えるにつれて追従に遅れが発生しやすく、押付力が
変動してしまう恐れがあった。この状態で補助駆動部と
プライマリアーム上にある巻取用スプールとをカップリ
ングで連結すると、補助駆動部が制御位置まで追従でき
ないこととなるため、補助駆動部の自重がスプールのカ
ップリングに負荷されて、偏荷重となる恐れがあった。
従って一定圧力制御方式では、スプール芯の位置の安定
が難しく、巻取性能が悪化する欠点があった。

【０００８】一方回動速度及び回転位置を制御するため
にサーボモータを導入したり、あるいはドラムへの線圧
を制御するためにサーボ弁制御の油圧シリンダを用いた
りすると、常に微細な修正変動を行うサーボ特性のため
に補助駆動部も同時に振動してしまい精度の良い同調転
動や同調移動が得られない欠点があった。このように補
助駆動部に振動が生じてしまうと著しくリールの巻取り
性能が悪化する恐れもあった。

【０００９】この発明は上記課題を解決し、巻取径の増
大に補助駆動部が遅れることなく追従してスプールに偏
荷重を付与する恐れがない、しかもプライマリアームや
セカンダリアームの振動を伝達せずに精度の良い同調転
動や同調移動が得られ、安定した巻取性能を備える抄紙
機のリール装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の抄紙機のリール装置は、プライマリアー
ムの転動用サーボモータに回転子位置計測手段、例えば
回転エンコーダを付設すると共に、線圧制御用のために
サーボ弁制御のＰＡ油圧シリンダを設け、これにシリン
ダ長さを測定するＰＡ位置計測手段、例えば位置エンコ
ーダを付設する。これら両計測手段と制御部を電気的に
連結し、スプール芯の正確な位置を把握する。又、スプ
ールがリールドラムに対して一定の線圧を与えるようＰ
Ａ油圧シリンダの油圧を力制御する。

【００１１】セカンダリアームは、線圧制御及び巻取紙
ロール送出用のシリンダとしてサーボ弁制御のＳＡ油圧
シリンダを設け、これにシリンダ長さを測定するＳＡ位
置計測手段を付設し、制御部と電気的に連結する。この
ＳＡ油圧シリンダもリールドラムに対して巻取紙が線圧
を一定に保持するよう油圧を力制御しながら、スプール
芯の正確な位置を把握する。

【００１２】補助駆動部は、サーボ弁制御の補助駆動部
移動用油圧シリンダを備え、ＰＡ位置計測手段及びＳＡ
位置計測手段が出力する位置信号を制御部から入力し、
スプール芯に正確に追従して伸縮する。又、補助駆動部
を保持する枠体は、補助駆動部回動手段として補助駆動
部転動用サーボモータに連結する。この補助駆動部転動
用サーボモータは制御部に電気的に連結し、プライマリ
アームの転動用サーボモータの回転子位置計測手段が出
力する回転速度及び回転位置信号を受けて各補助駆動部
をスプール芯の位置に合わせて正確に回動する。

【００１３】これによりスプールの移動する軸芯に伴っ
てリールドラムの円周方向及び半径方向に補助駆動部が
正確に移動すると共にリールドラムに対して巻取紙が線
圧を一定に保持できる。又、プライマリアームと補助駆
動部等が完全に機械的に分離されているため、既存のリ
ールのプライマリアームを大幅に改造しなくとも補助駆
動部等の設置が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次にこの発明の実施の形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の抄紙機
のリール装置の正面図、図２は同平面図、図３及び図４
は夫々図１のIII−III断面、IV−IV断面を示す断面図で
ある。リール装置１は、図示しない主駆動手段であるイ
ンバータモータに連結するリールドラム２と、このリー
ルドラム２の両側部に配設するプライマリアーム３と、
スプール４を転動支持する水平レール５及びセカンダリ
アーム６を備える。

【００１５】プライマリアーム３はリールドラム２と同
軸に設けられるセクタギヤ３ａとスプール４の軸受を転
動支持するガイドレール３ｂと油圧シリンダ３ｃの駆動
により開閉するスプール押え３ｄを有する。セクタギヤ
３ａはピニオンギヤ３ｅ及び連結軸３ｆを介して減速機
及び回転エンコーダを付設する転動用サーボモータ３ｇ
に連結する。一方スプール４を保持するスプール受台３
ｈは、サーボ弁制御のＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉに支
持されている。

【００１６】ＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉはロッドの先
端にロードセル３ｊを設け、紙を巻き付けるスプール４
がリールドラム２に対して一定の線圧を与えられるよう
に油圧を力制御する。又、ＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉ
は位置エンコーダを付設してシリンダ長さを測定する。
又スプール押え３ｄは、スプール４がプライマリアーム
３から飛び出さないように油圧シリンダ３ｃで押さえて
いる。

【００１７】プライマリアーム３は、スプール４をリー
ルドラム２の上部位置にて装填し、枠替え操作により紙
をスプール４に巻き付けた後、運転を開始し紙を巻き取
りながら水平位置まで転動させる。

【００１８】セカンダリアーム６は、プライマリアーム
３から加圧の受け渡しを行いながら巻取りを継続するた
め、線圧制御及び巻取紙ロール送出用のシリンダとして
サーボ弁制御のＳＡ油圧シリンダ６ａを設け、これにシ
リンダ長さを測定する位置エンコーダを付設する。又セ
カンダリアーム６は加圧レバー６ｂと分離レバー６ｃを
備え、プライマリアーム３より水平レール５上に移転し
たスプール４をリールドラム２に対して一定線圧を保持
するよう加圧し、その後紙を巻き付けて満巻状態になっ
たスプール４を次工程に押し出す。この押出し時にはＳ
Ａ油圧シリンダ６ａを加圧時とは逆方向に作動させる。
又ＳＡ油圧シリンダ６ａのロッドの先端にもロードセル
６ｄを設ける。

【００１９】スプール４は軸芯の両端部に内径ギヤによ
るカップリング７，７を付設する。このカップリング７
は補助駆動部８と着脱可能な構成をとり、一方のカップ
リング７のみを選択的に接続する。この接続によりプラ
イマリアーム３上にあるスプール４と補助駆動部８は機
械的に連結することになる。

【００２０】補助駆動部８をスライド可能に取り付ける
直動レール９はプライマリアーム３の外側に各々設け
る。補助駆動部８はスプール４を駆動するための装置で
あって、サーボモータ８ａ、減速機及びスプールカップ
リング着脱部材を設ける。

【００２１】リール装置１では、リールドラム２の上流
より供給される紙１０をスプール４とリールドラム２で
挟持しながらその端部をスプール４に巻き付け、補助駆
動部８及びリールドラム２の駆動力により紙の巻付けを
行うものである。リールドラム２は周速を除速度あるい
は運転速度に制御するが、サーボモータ８ａは巻取紙の
張力を一定に保つためリールドラム２のインバータモー
タとの関係でトルク制御又は速度制御を行っている。

【００２２】補助駆動部８を取り付ける直動レール９に
は、サーボ弁制御の補助駆動部移動用油圧シリンダ９ａ
を備え、補助駆動部回動手段として、リールドラム２と
同軸に設けられる転動ギヤ９ｂ、ピニオンギヤ９ｃ、補
助駆動部転動用サーボモータ９ｄを設ける。直動レール
９がプライマリアーム３と同期して転動する場合、その
先端部は枠体９ｅで支持するため水平レール５と平行に
なる。又枠体９ｅには補助駆動部スライドレール９ｆを
横架し、転倒する直動レール９と連結して補助駆動部８
をスムーズに前方に移行し得る構成とする。

【００２３】以上のようなリール装置１において、プラ
イマリアーム３の転動用サーボモータ３ｇと補助駆動部
転動用サーボモータ９ｄとは電子制御上連結する。即ち
プライマリアーム３と補助駆動部８とを位置制御するた
め、両サーボモータを制御部にて同調させて連結し一体
として転動させるものである。

【００２４】又スプール４は紙を巻き取ることによりロ
ール径が増大してスプール芯が半径方向に移動すること
になるため、補助駆動部８も直動レール９上でスプール
芯に追随して移動しなければならない。このため、プラ
イマリアーム３とセカンダリアーム６及び補助駆動部８
を制御部にて連結し、巻取り紙スプールの位置を計測し
てこれをフィードバックしている。

【００２５】このリール装置の制御ブロックを図５及び
図６に基づき説明する。図５はプライマリアーム及び補
助駆動部の転動用サーボモータの位相制御ブロック線図
である。プライマリアーム３の転動用サーボモータ３ｇ
は回転エンコーダ３ｋを付設し、制御部１１に電気的に
連結する。又、制御部１１からの基準速度指令をサーボ
ドライバ３ｌが受けて速度制御を行い、設定された速度
で転動用サーボモータ３ｇを回転する。その回転速度及
び回転位置を回転エンコーダ３ｋが制御部１１に目標位
置信号として出力し、シーケンサに取り込みモニタす
る。

【００２６】モニタした転動用サーボモータ３ｇの転動
速度・転動位置に見合う速度信号を制御部１１がサーボ
ドライバ９ｇを介して補助駆動部転動用サーボモータ９
ｄに出力する。この補助駆動部転動用サーボモータ９ｄ
の回転速度及び回転位置も付設する回転エンコーダ９ｈ
がモニタし、現在位置信号として制御部１１に入力し、
転動用サーボモータ３ｇとの差を偏差として、補正信号
を補助駆動部転動用サーボモータ９ｄに出力する。以上
の演算をシーケンサで高速に処理することで、両サーボ
モータの回転速度及び回転位置を合わせて転動すること
が可能になる。

【００２７】次にプライマリアーム及び補助駆動部の油
圧シリンダの位置制御ブロックを図６に基づき説明す
る。ＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉは位置エンコーダ３ｍ
とロードセル３ｊを付設し、制御部１１と電気的に連結
する。制御部１１からの設定圧力指令をサーボアンプ３
ｎが受けてサーボ弁３ｏを開閉しＰＡ加圧用油圧シリン
ダ３ｉの圧力制御を行い設定された圧力でスプール４を
加圧する。その圧力はロードセル３ｊ及びロードセル変
換器３ｐを介して現在圧力信号として制御部１１に入力
され、設定圧力との差を偏差として、補正信号を再度Ｐ
Ａ加圧油圧シリンダ３ｉに出力する。

【００２８】このようにして巻取り紙ロールに対して常
に一定又はテーパー制御になるように、荷重値及び油圧
値を高感度、高精度で制御している。一方位置エンコー
ダ３ｍは、巻取により伸長するシリンダの長さを制御部
１１に目標位置信号として出力し、シーケンサに取り込
みモニタする。

【００２９】モニタしたＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉの
シリンダ長さに見合う位置信号を制御部１１がサーボア
ンプ９ｉを介してサーボ弁９ｊを開閉し補助駆動部移動
用油圧シリンダ９ａのシリンダ長さを調整する。この補
助駆動部移動用油圧シリンダ９ａのシリンダ長さも付設
する位置エンコーダ９ｋがモニタし、現在位置信号とし
て制御部１１に入力し、ＰＡ加圧用油圧シリンダ３ｉの
シリンダ長さとの差を偏差として、補正信号を補助駆動
部移動用油圧シリンダ９ａに出力する。以上の演算をシ
ーケンサで高速に処理することで、両油圧シリンダの長
さを合わせる。なおセカンダリアーム６においてもＳＡ
油圧シリンダ６ａに付設する位置エンコーダやロードセ
ル６ｄにより同様な制御を行っている。

【００３０】このようにプライマリアーム３とセカンダ
リアーム６及び補助駆動部８を制御部１１に連結し、ス
プール芯の正確な位置を把握し、これをフィードバック
することで補助駆動部８をスプール４の移動する軸芯に
伴ってリールドラム２の円周方向及び半径方向に正確に
移動する。補助駆動部８が転動する場合、自重による転
倒モーメントが転動角度や巻取り紙ロールの半径によっ
て変化するが、この位置制御によって補助駆動部８の自
重が連結したスプール４に負荷されることなくリールド
ラム２に対しても巻取紙が線圧を一定に保持できる。

【００３１】補助駆動部８はプライマリアーム３と同時
に水平位置まで転動し、水平レール５上にスプール４を
載置してプライマリアーム３からセカンダリアーム６へ
の加圧受け渡しを行うが、この時にはプライマリアーム
３と補助駆動部８との同期位置制御を開放し、かつスプ
ール押え３ｄを開放すると同時にセカンダリアーム６と
補助駆動部８との同期位置制御を持つ。

【００３２】この受渡し時においてセカンダリアーム６
の位置計測値とプライマリアーム３の計測値とは一致し
ている。セカンダリアーム６は加圧レバー６ｂでスプー
ル４をリールドラム２側に押圧しながら巻取を続行す
る。巻取り紙ロール径が増大するにつれ補助駆動部８は
駆動部スライドレール９ｆに移行して所定の位置まで移
動する。

【００３３】セカンダリアーム６の加圧状態において所
定のタイミングでプライマリアーム３をスプール４から
切り離し元の位置に復帰して、リールドラム２上方に待
機する新しい空のスプールを支持するためのスプール枠
替え準備に入る。上部の空のスプールには反対側のカッ
プリングを介して他の補助駆動部が接続し、運転抄速ま
で加速する。

【００３４】回転が安定したところで水平レール５上の
スプール４が満巻状態になる直前にプライマリーアーム
３を再度転倒して空のスプールをリールドラム２に押圧
接触させ、満巻状態となった巻取紙ロールとスプールと
の間で紙を高速空気噴射により切断し、同時に上方に吹
き上げてスプールに巻き付け、次の巻取作業を開始す
る。

【００３５】一方切断した大径の巻取紙ロールはセカン
ダリアーム６の分離レバー６ｃの作用によりリールドラ
ム２から引き離され次工程まで水平移動する。この間に
再度水平位置まで回転したプライマリアーム３が支持す
るスプールが所定の径に達すると、セカンダリアーム６
は元の位置に戻ってプライマリアーム３からスプールを
受け取り、更にプライマリアーム３は次の枠替え準備に
入る。

【００３６】この時水平移動した補助駆動部８も巻取紙
ロールのスプール４とのカップリング７を切り離して、
駆動部スライドレール９ｄから直動レール９に移行して
リールドラム２側に戻り、次の枠替え準備に入るプライ
マリアーム３と連動するようにする。このようにリール
ドラム２の表裏にある一対の補助駆動部８，８を交互に
転倒・復帰することによりスムーズなリール枠替えを行
う。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の抄紙機
のリール装置は、プライマリアームの転動用サーボモー
タに回転子位置計測手段を、ＰＡ油圧シリンダにＰＡ位
置計測手段を、又セカンダリアームのＳＡ油圧シリンダ
にＳＡ位置計測手段を夫々付設すると共に、補助駆動部
に補助駆動部移動用油圧シリンダを備え、補助駆動部回
動手段に補助駆動部転動用サーボモータを設け、回転子
位置計測手段とＰＡ位置計測手段及びＳＡ位置計測手段
が出力する信号を制御部から入力して各補助駆動部を制
御しながら移動する構成としたので、プライマリアーム
及びセカンダリアームと補助駆動部を機械的に分離する
ことができる。

【００３８】このため、プライマリアームやセカンダリ
アームの振動を伝達することなく、又巻取径の増大に補
助駆動部が遅れることもなく追従して精度の良い同調転
動や同調移動が得られると共にリールドラムに対して巻
取紙が線圧を一定に保持できる。従ってスプールに偏荷
重を付与する恐れがなく、又安定した巻取性能が期待で
きる。更にプライマリアームと補助駆動部等が完全に機
械的に分離されているため、既存のリールのプライマリ
アームを大幅に改造しなくとも補助駆動部等の設置が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リール装置の正面図である。

【図２】リール装置の平面図である。

【図３】図１のIII−III断面を示す断面図である。

【図４】図１のIV−IV断面を示す断面図である。

【図５】転動用サーボモータの位相制御ブロック線図で
ある。

【図６】油圧シリンダの位置制御ブロック線図である。

【符号の説明】

１ リール装置 ２ リールドラム ３ プライマリアーム ３ｇ 転動用サーボモータ ３ｉ ＰＡ加圧用油圧シリンダ ４ スプール ５ 水平レール ６ セカンダリアーム ６ａ ＳＡ油圧シリンダ ８ 補助駆動部 ９ 直動レール ９ａ 補助駆動部移動用油圧シリンダ ９ｂ 転動ギヤ ９ｄ 補助駆動部転動用サーボモータ １１ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廿野 秀典 埼玉県川口市元郷１丁目１番27号 日立造 船富岡機械株式会社内 (72)発明者 下田 洋敏 大阪市大正区船町２丁目２番11号 日立造 船株式会社技術研究所内 (72)発明者 宮本 紳司 大阪市大正区船町２丁目２番11号 日立造 船株式会社技術研究所内 (72)発明者 井漕 好博 大阪市大正区船町２丁目２番11号 日立造 船株式会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転動用サーボモータに連結して線圧制御
   用のシリンダを備えるプライマリアームと、線圧制御及
   び巻取紙ロール送出用のシリンダを備えるセカンダリア
   ームと、スプールの移動する軸芯に伴ってリールドラム
   の円周方向及び半径方向に移動可能な一対の補助駆動部
   と、プライマリアームの回動に合わせて各補助駆動部を
   交互に転倒及び復帰する補助駆動部回動手段を備える抄
   紙機のリール装置において、前記プライマリアームは、
   転動用サーボモータに回転子位置計測手段を付設すると
   共にサーボ弁制御のＰＡ油圧シリンダにシリンダ長さを
   測定するＰＡ位置計測手段を付設して、これら両計測手
   段と制御部を電気的に連結し、前記セカンダリアーム
   は、サーボ弁制御のＳＡ油圧シリンダにＳＡ位置計測手
   段を付設して制御部と電気的に連結し、前記補助駆動部
   は、ＰＡ位置計測手段及びＳＡ位置計測手段が出力する
   信号を制御部から入力して伸縮するサーボ弁制御の補助
   駆動部移動用油圧シリンダを備え、前記補助駆動部回動
   手段は、回転子位置計測手段が出力する信号を制御部か
   ら入力して各補助駆動部を制御しながら回動する補助駆
   動部転動用サーボモータを備えることを特徴とする抄紙
   機のリール装置。