JPS60167847A - ダンサ−ロ−ラによる走行シ−ト張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はダンサ−ローラによる走行シート張力制御装
置に関する。

従来の走行シートの張力制御装置としては、例えば前後
案内ロー２間のシートを浮動ローラで抑え、その反力を
ロードセル等にょυ検出して走行張力をめ、その過不足
に応じて送勺ローラ、巻増軸等、シート送シ機構の駆動
トルクを制御するものが主であった。

本発明者は、シート送シ機構の慣性と摩擦の大きさから
、これによる張力制御の精度に限界があるため、第１図
のようにダンサ−ローラ／その屯のによる張力制御力式
を開発ずみである。

しかしその精度はまだ充分でなかった。

即ち第１図のダンサ−ローラｌは、それ自身の重量に、
流体圧シリンダ３の（一般には）引上刃を合成した押出
力ＦＩｉ−与えられ、走行シー）８に１７Ｆの張力を生
ぜしめている。従ってシリンダＪの引上刃を適宜加減す
ることにょシ、走行シート張力を直接制御できるわけで
ある。

しかし一般的なコイルばねで支えたダンサ−ローラド違
い、流体圧シリンダ３のピストンロンドで支えたダンサ
−ローラｌは軽快に動かず、走行シートＳの概略の張力
は制御できても、微細な張力変動をなくす能力は望めな
かった。これは摩擦の多い流体圧シリンダによってダン
ザーローラの動きを制するため避けられない欠点である
。

この発明はダンサ−ローラによる張力制御の要件である
第１図の押出力Ｆの制御手段を、摩擦の多い流体圧シリ
ンダから、摩擦のないはね自身に変えるととに成功した
。

第１図の流体圧シリンダ３を使わず、通常のダンサ−ロ
ーラのようにバネだけで支持した場合、押出力Ｆｉ所要
値に保つことは不可能である。ダンサ−ローラはシート
速度、張力の変動によシ昇降するから、ばね自身も昇降
させない限シ押出力Ｆを一定に保てない。

しかし、昇降浮動するのが特性のダンサ−ローラでも、
これをは覧静止させる事は可能であり、支持ばねの固定
端を動かせば、押出力Ｆをばねだけで加減できるという
着想を得た。ダンサ−ローラの静止位置と、これを支持
するばねの固定端との関係位置を一定に保てば押出力Ｆ
は一定になル、その距離を加減制御すれば押出力Ｆと、
約Ｆ／２のシート張力を制御できるのである。（ダンサ
−ローラ／を吊下げた両側シート８が平行でない場合、
その張力はＦ／２でないが、Ｆに比例した値ゆえ、同様
にｔ制御できる。）こうして得られたこの発明の概要ヲ
、第２図に示すその実施例を参照して述べると、シート
走行路の前後案内ローラー、２間でシー）８０走行張力
変動に応じて浮動するよう、直接、間接にばねダで支え
たダンサ−ローラ／、上記ダンサ−ローラ／の浮動を検
出して、これを定位置Ａへ戻すようシート送シ速度を加
減するシート速度自動制御部３、定位置Ａのダンサ−ロ
ーラｌの支持はね固定端４１αを支持し、これを該にね
ダの反力を増大又は減小させる方向へ移動させるばね固
定端駆動部６、及びばねｑの反力とダンサ−ローラ自重
との合成力がダンサ−ローラｌに所要シート張力を生せ
しめる押出力Ｆを加えるようばね固定端駆動部６を制御
する押出力制御部７全備えることを特徴とするターンサ
ーローラによる走行シート張力制御装置である。

なお第２図はシート巻取装置に対する実施例で、走行路
のシート’Ｓは巻取機８のシートロールＲと、その巻取
シに同調して回るピンチローラ９との間で緊張させられ
、中間゛のダンサ−ローラ／の押出力Ｆによシ所要の張
力を与えられる。Ｓαは巻取モータであって、これによ
って回るシートロールＲの回転速度を加速すれにダンサ
−日−ラ／が引上げられ、減速すれば降下する。この特
性を利用したのがシート速度自動制御部Ｓで、ダンサ−
ローラ／側指針／αと検出器のポテンショメータ３αの
接触位置が定位置Ａよりも高低いずれかに動いた時、制
御部Ｓへ信号を送シ、モータｇαの゛速度を減速、加速
する制御機構である０ばね゛固□定端４１（Ｈの駆動部
６、これを制御する押出力制御部７、これに付属した設
定部７α等については第５図以下によって説明するが、
設定部りαに例えば第３図のような押出力漸減線を与え
ることによシ、巻取機８のトルク制御よＪ７精度の高い
巻取張力漸減制御が行われるのである。

なお第４図はこの発明をシート送給装置に適用した実施
例で、第１、第２ピンチローラＩＯ１／／は同期連動で
もよいが、この場合は微変、速装置７．２を介して連動
させる事により走行路のシートＳに基礎張力を与えられ
るようにしている。

そして、その中間位置にこの発明のターンサーローラ／
を介入させ、これにより所要のシート張力まで高めてい
る。

シート速度自動制御部Ｓは、この場合、電気抵抗式位置
検出装置！ｔｔｘｆ用いた事、微変速装置／λ（例えば
コーングリ−、ベルト機構）・の変速率を変えるため、
機械的操作部３ｂが加□わった事が第２図のシート速度
自動制御部−′Ｓと変っただけで周知技術ゆえ詳細説明
を略す０ばね固足端駆動部ル、押出力制御部７は第２図
のものと変シない。送給用モータは／Ｊとして示す。ダ
ンサ−ローラ／のばねダによる支持は、第９図のように
揺動レバー１７と協力して間接的に支えてもよい。なお
ダンサ−ローラの浮動案内機構に周知のものを用いるの
で図は略した。

次にばね固定端駆動部乙、押出力制御部７の実施例四種
を第５〜８図によって説明する。

第５図の実施例はもつとも簡素なもので、ばね固定端駆
動部６は流体圧シリンター、押出力制御部７は上下の圧
力調整弁７ｂ、７Ｃで構成してい石。

上記ばね固定端駆動部である流体圧シリンダＡを押出力
制御部である圧力調整弁７ｂ、７ｃにより駆動して、ダ
ンサ−ローラ／に押出力Ｆを加え、その押出力Ｆ１７ｉ
要シート張力Ｔの二倍にすれば、滑車とロープの関係の
ようにシートに所要張力Ｔを生ずる。使用方法は任意で
、例えば第５図下側の調整弁７Ｃによシダンサーローラ
ｌの自重を相殺させ、上側調整１ｐｔｂによシ目的の押
出力Ｆｔ−加える。シリンダ６のピストン下側のダンサ
−ローラ自重相殺用圧力も、ピストン上側の押出力Ｆ用
圧力も算出容易であるから、機械的に押出力制御ができ
る。シリンダ６は最初仮固定して圧力を加えて見、ピス
トンが中間位置に停まる高さで固定するとよい。

１＋別の実施方法として、作業者の目で押出力制御を行
うこともできる。それは上下調整弁りｂ、７０ｔ−調節
する事によシ、駆動部のシリンダ乙のピストンの位置、
ひいてはロンド先端につけたばね固定端ｌαの位置を計
算された位置とは、ばね固定端侘からダンサ−ローラｌ
中心の定位置Ａまでの距離Ｌａのとき生ずるばね反力と
ダンサ−ローラ自重（重力）との合成力である押出力Ｆ
が、所要のシート張力の二倍になるような、ばね固定端
侘の位置である。引伸ばされたばねりの長さに対する引
張反力は分っておシ、ダンサ−ローラ／の自重も分って
いるから、その自重から反力を引いた値である押出力Ｆ
Ｉｒｉ、容易にめられ、その押出力Ｆが所要のシート張
力の二倍になるようにすればよい。

ばね固定端りαに指針／１１１目盛板／！ｆなど添えて
遠方から見やすくしておけば、弁操作で任意の押出力Ｆ
、シー　ト張力を生ずるように設定することができるＣ
なお、こ＼にいうシート張力はシート全幅に加わる引張
力で、いわゆる引張応力でｆ′ｉない。両者の換算は容
易である。

この発明は走行シートの張力を設定値に合わせ、変動を
最／Ｊ％限に抑えるが、特に予め設定した変化パターン
によシ逐次、張力を変えてゆくのに適している。例えば
第２図の巻取機へのシートの走行張力は漸減制御が望ま
しいが、第６〜８図の実施例は与えられたパターンによ
り、シート走行張力を刻々と変化させる制御部つきの本
のである。

第６図の実施例は第５図の上側圧力調整弁７ｂを、電気
−空圧変換弁７ｄと演算用電子回路７ｅに変えて押出力
制御部りとし、これに設定部７αを加えたものである。

下側圧力調整弁７Ｇはダンサ−ローラ／の自重を相殺す
るように支える圧力をピストン下側へ入れている。

第２図の実施例で、任意のパターンで張力制御を行うに
は、演算用電子回路７ｅに押出力Ｆをめるパターン演算
式を与え、その常数を設定＠’ｌａに設定して与え、ま
た巻取量計測装置から巻取量（変数）を送込み演算させ
て（所要のシート張力の二倍の）押出力Ｆｊｙ７求め、
そのためピストン上側へ送るべき圧力の値も、予め与え
た計算式により電気量としてめ、これを電気−空圧変換
弁７ｄへ送る。従って、その弁７ｄから所要圧力の流体
がピストン上側へ送られて、ダンザーローラ／に所要の
押出力Ｆを加えるのである。

シート張力制御パターンは直線状に限らず多様であるが
、第３図に示す最も簡素なパターンを例にとって、具体
的実施方法を次に述べる。

制御対象はシート張力Ｔであるが、それは常にダンサ−
ローラ／の押出力Ｆの二分の−になるから、制御パター
ンを示す第３図は押出力Ｆを縦軸にとシ、変数であるシ
ート巻取量ｚ′ｌｔ横軸九とっている。

初期押出力’ｔ　Ｆａｔ漸減傾斜角をθとすれば、この
パターンの計算式は ｐ＝Ｆａ−一θ２ で現−わされる。そのＦａ、θは設定部りαのデジタル
設定器又は可変抵抗器のつまみで設定してやる。刻々の
巻取量πに対してめた押出力Ｐを、ピストンに加えるた
めの流体圧Ｐは、ピストン有効面積をＱとして ｐ　＝　Ｆ　／　Ｑ から簡単に算出できる。このＰを電気信号で受取った電
気−空圧製換弁？ｄが、加圧流体の元圧をＰまで下げて
シリンダ乙のピストン上側へ送る。そこで、ピストン下
側の圧力で１力を相殺されていたダンサ−ローラｌに下
向きの押出力Ｆが加わることになる。ダンサ−ローラ／
はシート速度自動制御部Ｊの働きで定位置Ａに保持され
るから、シリンダ乙のピストン下側圧力だけでダンザー
ローラ／が吊るされていた時のコイルばね固定端ｑαが
、ピストン上側圧力を加えた時、その分だけ降下して、
ばねダの反力はダンサ−ローラ／の自重から押出力Ｆ（
張力ＴＸ２）を差引いたものになる。シリンダ乙のピス
トンの位置は定位置Ａの上刃、コイルばねダの長さにピ
ストン下側ドの長さを加えた高さに維持されるので、シ
リンダ６はこれに適した高さに固定する。

第５図の！ｉ！施例の流体圧は空気圧でも油圧で本よく
、第６図の実施例は空気圧を使うものである。空気圧シ
リンダＡｆｄ単にばね固定端殆を所要位置に支持する、
この発明本来のばね固定端駆動部の働きのほか、さらに
クッション効果を加える。即ち、ばね４ｔは自由に浮動
して走行シートの速度、張力変化を吸収するが、浮動量
が大になるとげね反力が変化してダンザーロー７／の押
出力Ｆも変化するため、シート張力を一定に保持できな
くなる。このような場合、その浮動量が大きくなろうと
する時、シリンダ６内のピストン７ｊｉ＊擦に打勝って
移動するため、押出力Ｆの変動は小範囲にとｙめられる
のである。

第７図は主として油圧を使った実施例で、第６図の電気
−空圧変換弁７ｄとピストン下側への圧力調整弁７Ｃと
をまとめてサーボ弁７８とし、これによってばね固定端
ダαの定位置Ａからの高さＬ１ｃ制御するものである。

第６図の実施例と同様にして、設定パターンによる押出
力Ｆの値を演算したら、 この押出力Ｆｉ生ずるための、ばね固定端ダαダンサー
ローラ定位置Ａ間の距離Ｌｆ次のようにしめる。ダンサ
−ローラ１及：Ｗ１ばね反カニｆとして、 Ｗ−Ｆ＝ｆ＝ＫＬ Ｋは使用ばねの特性で決まる常数ゆえ え＝（ｗ−Ｆ）／にとなる。

第３図のように押出力Ｆが漸減すれば、１は漸増する。

ｔが漸増すると／ｌ′ｉ固定端駆動部（シリンダ）乙の
ピストンが同じ量だけ上昇してゆくことである。

従って演算用電子回路りｅにより上記ｔｙ＜出力してサ
ーボ弁７ｄに与え、サーボ弁７ｄは初期弁・出力Ｆ０の
時の４．がら始めて、入力される尤の増加分だけ固定端
駆動部（シリンダ）６のピストンを上昇させるよう圧油
を上下配分すればよいのである。これらのサーボ弁７ｄ
、演算用電子回路７ｅは周知技術ゆえ最も簡素な例だけ
述べたが、設計者によシ多様に実施し得る。

第５〜７図の実施例は、ばね固定端駆動部ルの流体圧シ
リンダが直接、はね固定端μαを駆動するものであるが
、熱論、駆動部乙は短い距離ｔ−機械的に正確に移動さ
せられるものであれば、直接、間接駆動、電動、流体圧
駆動いずれも使えるＯ その−例として第８図に、制御モータ７ｆでもって、ば
ね固定端駆動部６のチェノ１６ヲ巻上ける実施例を示ず
０駆動部６はチェノ１６、スリ−４ｂ１巻上車ｔαから
なシ、巻上車６５を制御モータ７ｆで回転駆動する。そ
の制御（サーボ）モータフｆと演算用電子回路ｔｅとで
押出力制御部７を構成している。演算用電子（ロ）路り
６、設定部７αの働きは第６図の実施例とＫｌ）ない。

駆動部乙に電動シリンダ、電動カム等を使用するのも容
易である。

以上、少数の実施例によって説明したが、この発明はそ
の要旨を変えることなく、実施条件に応じて、機械設計
者の周知技術によル多様に変化、応用し得る。即ち、ば
ねはコイルばねに限らず板ばねその他も、一端にダンサ
−ローラを付け、他端を固定端として活用できる。実施
例はいずれもダンサ−ローラｌがシート８の水平走行路
から垂直に下がっているため、これに応じた説明になっ
たが、熱論、垂下した姿勢に限るものでない。

ダンサ−ローラの浮動の検出手段は上記実施例のほか、
各種検出器を定位置の上下に設けてもよい。

ばね固定端駆動部はばね反力の増減によシ内部スリップ
を生ずる空気圧シリンダ同様の緩衝作用を、他の駆動機
構にも与えるため、磁粉クラッチその他を介入させても
よい。

この発明は従来、走行路上シートの張力の大小に関わシ
なく、たり消極的に、その速度変化による張力変動を防
ぐだけであったダンサ−ローラを、積極的な張力制御手
段として精度よく活用する道ｔ−開いた。そのダンサ−
ローラはばねで支えられるため摩擦抵抗なく軽く浮動し
、走行路上シートの速度、張力の変化を吸収して全体の
張力の変動を防ぐ。浮動範囲が大になシ、これに伴うば
ね反力増減によシダンサーローラの押出力変化、これに
よるシート張力変化が大きくなろうとする頃には、シー
ト速度自動制御部が働いてダンサ−ローラを定位置へ戻
すから、張力変動が僅小な範囲にとｙめられる。

そして、この発明はダンサ−ロー：ｙｉｅシート速度自
動制御部により定位置に保持し、これを支持するばねの
固定端位置を制御対象とする独特の押出力制御部を設け
たので、従来、ばね支持式ダンサ−電−ラの欠点であっ
たばね反力の変化が、逆に走行シート張力の制御手段と
して活用されることになった。ばね固定端を移動させ、
ばね反力の変化によってダンサ−ローラ押出力と、これ
によるシート張力を制御するため、従来のあらゆる走行
シート張力制御手段よシ精密さに勝ル、しかも簡素で、
張力のパターン制御にも適する。特に偏心し六原反から
シートを引出す走行路では、原反の一回転ごとに走行張
力が大きく変動するので在来ダンサ−ロー２では吸収し
きれなかったか、この発明によればシート速度自動制御
部和よシダンサーローラの浮動、ばねの伸縮、揺動は小
さくてすむため、シート張力がζ〈低い範囲でも、安定
に制御できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダンサ−ローラによる張力制御法の説明
図、第２図はこの発明の詳細な説明図、第３因は張力制
御パターン説明図、第４図は別の実施例１ａ１ＭｒＩＩ
Ｊ、ｊＩ５．６．７．８．９図は他の実施例の要部説明
図である。 ｌ・・・ダンサ−ローラ１．１・・・シート速度自動制
御部、６・・・ばね固定端駆動部、７・・・押出力制御
部。 手続補正書（自発） 昭和５９年３月２９日 特許庁長官若杉和夫　殿 １、　事件の表示 特願昭５９−１９４ｔＳ１号 ３、　補正する者 事件との関係　出願人 株式会社片岡機械製作所 ４、代理人 昭和　年　月　日 ７°　補正０内容　別紙の通ル （特＊昭５９−１９４６１号） 内　容 Ｚ　発明の詳細な説明中を次の様に補正する。 （１）６頁５行「巻取張力漸減」を「趨性張力、巻取張
力の」と訂正。 （２）６頁６行「制御」の後に「等」を加入する。 以　上 特開昭ＧＯ−ＩＧ７８４７　（７） 手続補正書（自船 昭和６０年５月１日 特許庁長官　志賀　学　殿 １、事件の表示 特願昭５９−１９４６１号 ２、発明の名称 ダンサ−ローラによる走行シート張力制御装置３、補正
をする者 ″　事件との関係　出願人 株式会社　片開機械製作所 ４、代理人 ５、補正命令の日付　（自発） ６、補正の対象 明細書中の発明の詳細な説明の項 ？、補正の内容 １）発明の詳細な説明中を以下の通り補正する。 ■明細書第２頁下かも１０行目より同頁下から６行目に
記載のｒ本発明者は、・・・でなかった、」を。 「しかし、上記従来の方式によっては以下のような問題
が生じる。 即ち、巻替や分ｌ１ｉ１＄３取、印刷あるいは表面処理
等の為にシート走行路を走行するシートは多種多様であ
って、その中には低張力でも容易に伸び易い性質のもの
や破断し易い性質のもの、あるいは近年増加する傾向に
ある厚さが数ミクロン程度の極薄シート等も含まれる。 そして、このようなシートは極めて低い張力で巻取り、
又、シート走行路を走行させる必要があり１品質の良い
大径のシートロールに巻上げる為には１例えばシートロ
ールの巻太りに伴い張力を漸減制御する等、走行シート
の張力を低張力の範囲内で微妙に制御することが必要に
なる。しかし、従来の方式は巻取軸等の駆動トルクを制
御するので、■走行シートの加減速時、例えば巻取時に
おいては巻取ったシートロールや巻取軸等の慣性が駆動
トルクに加算又は減算されること、■磁粉クランチ等の
トルク調節手段のトルクを正確に制御したとしても、−
□ トルク調節手段から巻取軸迄の伝ｖＪ機構中に摩擦損が
４在すること、により誤差が生じ易く正確に１御するこ
とが困難である。しかも」−記誤差率は、先述のシート
のように所要張力が低ければ低Ｊｌ程大きくなる。この
ため本発明者は、第１図のようにダンサ−ローラーその
ものによる張力制御方式＝既に開発してと・る、しかし
、その精度はまだ充分ではなかった。Ｊ に訂正。 ■明細書第５頁上から２行目より同頁３行目に記載の「
ダンサ−ローラー」を［走行シー）ＳＪに訂ｊ［。 ■明細書第５頁上から４行目に記載の［ばね固定端駆動
部６Ｊの前に［ダンサ−ローラーの」を加入。 ＠明細書第５頁下から６行目に記載のｒこの特性」の前
に、 ［もっとも、巻取Ｉ１８をピンチローラ９に同調して回
転せしめ、該ピンチローラ９の回転速度を制御するよう
にしてもよい、」 を加入。 ■明細書竺５頁下から１行目より第６買上から６行目に
記載の［ばね固定端４ａの・・・である、」を。 「ばね固定端４ａの駆動部６、これを制御する押出力制
御部７．これに付属した設定部７ａ等については第５図
以下により説明するが、設定部７ａに例えば第３図のよ
うな押出力漸減線を与えることにより巻取機８のトルク
制御より精度の高い巻取張力漸減制御が行なわれる。°
もっとも、定張力あるいは漸増張力が得られるように制
御してもよい、」に訂正。 ■明細書第６頁下から７行目に記載の「・・・ている、
」の後に、 「尚、この実施例では上流側の第１ピンチローラｌＯが
微変速装置１２を介して送給用モータ１３により駆動さ
れるが、下流側の第２ピンチローラ■を駆動するように
してもよい、又、ピンチローラ１０．１１を、シートを
挟圧しない駆動クーラ（例えばＳラップローラ等）に変
更することもできる。」を加入。 ■明細書Ｎ４８頁上か５８８行目り同頁下から５行目に
記載の「それは・・・である、」を。 ［それは上下調節弁７ｂ、７ｃを調節することにより、
駆動部のシリンダ６のピストンの位置、ひいてはロッド
先端につけたばね固定端４ａの位置を計算された位置に
保持するのである。その計算された位置とは、ばね固定
端４ａからダンサ−ローラｌ中心の定位置Ａまでの距離
ｂｏのとき生ずるばね反力とダンサ−ローラ自重（重力
）との合成力である押出力Ｆが、所要のシート張力の二
倍になるような、ばね固定端４ａの位置である。」に訂
正。 ■明細書＠１＠頁下から６行目に記載の「定位置」の前
に「はぼＪを加入。 ■明細書！ｓ１７頁上から５行目より同頁下か５９９行
目記載の「特に・・・である、」を、［即ち、検出した
張力値に基いて巻取軸や駆動ローラの駆動機構を速度制
御するので、従来のトルク制御の場合のように慣性や摩
擦損の影響を受けることが無く、又、七の応答は迅速で
ある。一方、特に偏心した原反からシートを引き出す走
行路では、原反の一回転ご２に走行張力が大きく変動す
るので在来ダンサ−ローラでは変動分を吸収しきれなか
ったが、この発明によればシート速度自動制御部により
ダンサ−ローラの浮動、ばねの伸縮、揺動は小さくて済
み、又、駆動機構が応答できないような微細で周期が短
い豪勇変動であってもばねの変位によって吸収可能であ
るので、シート張力がごく低い範囲でも、安定した制御
が行なえるようになる。」に訂正。 以　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シート走行路の前後案内ローラ間で、シートの走行張力
   変動に応じて浮動するよう、直接、間接にばねで支えた
   ダンサ−ローラ、 上記ダンサ−ローラの浮動を検出して、これを定位置へ
   戻すようシート送シ速度を加減するシート速度自動制御
   部、 上記ダンサ−ローラの支持ばね固定端を支持し、これを
   該ばねの反力を増大又は減小させる方向へ移動略せるば
   ね固定端駆動部、及び上記ばねの反力とダンサ−ローラ
   自重との合成力がダンサ−ローラに所要シート張力を生
   ぜしめる押出力を加えるよう、上記ばね固定端駆動部を
   制御する押出力制御部、 全備えることを特徴とするダンサーローラによる走行シ
   ート張力制御装置。