JPS61197356A

JPS61197356A - 張力制御装置

Info

Publication number: JPS61197356A
Application number: JP60038349A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Tawara; 義則田原
Original assignee: Meisan Co Ltd
Current assignee: Meisan Co Ltd
Priority date: 1985-02-27
Filing date: 1985-02-27
Publication date: 1986-09-01
Also published as: JPS647937B2; US4844371A

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】「産業上の利用分野」本発明はトルクセンサに関するものである。

「従来の技術」一般に、製紙用等に適用されるシートカッター、ワイン
グー等に付属して設けられているアンリールスタンドに
おいては、該アンリールスタンドに支持されたロール状
のシートを巻出しながらその張力を検出し、検出された
張力に基づいて、前記ロール状のシートを支持している
軸の制動力を調整して前記シートの張力を一定に保つこ
とが行なわれている。

従来、上記シートの張力の測定は、前記ロールのシート
を支持している軸に発生するトルクの検出を通じて行な
われており、このトルクを検出するセンサとして、出願
人が先に提案した特願昭５７−４２４２４号、特願昭５
７−１９６１９２号、特願昭５７−２２０５４９号に記
載されたものなどがある。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、軸に加わるトルクを検出して張力制御を
行う方式は、シートの走行速度か一定の場合、あるいは
、走行速度の増減が非常に緩やかに行なわれる場合には
、良好な張力制御能力を発揮することができるが、ライ
ンスピードが急激に変動する場合には、ロール状の紙が
有する慣性モーメント（Ｇ　Ｄ　”）の影響による張力
変動を避けることができない。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、シートの
走行速度が変動した場合であっても的確に張力の調整を
行い得る制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

「問題点を解決するための手段」上記目的を達成するため、本発明は、ロール状に巻取ら
れたシートと一体に回転するブレーキディスクに接触し
て該ブレーキディスクの回転を規制するブレーキパッド
の回転を規制部材によって規制し、該規制部材の変形量
を電気信号に変換して測定して前記ロール支持軸の軸ト
ルクを検出するとともに、前記ロールの回転数、および
該ロールから巻き出されて走行するシートの長さを検出
し、ロール径の変化に応じたトルクおよび加減速トルク
を演算してシートの張力を検出するとともに、検出され
た張力と設定張力とを比較して前記ブレーキの制動力を
調整するようにしたものである。

「実施例」以下、本発明を適用してなるアンリール装Ｒ（ロール状
の紙を支持して巻き出す装置）の一実施例を図面を参照
して説明する。

まず、第１図および第２図により、アンリール装置の構
成を説明すると、この装置は、ロール状の紙（以下ロー
ルと称す）ｌと一体に回転する支持軸１ａの両端部を軸
受け２・２によって支持するとともに、前記支持軸１ａ
の一端にクラッチ３を介して脱着可能にブレーキ軸４を
連結し、支持軸ｌａとブレーキ軸４とを一体に回転させ
、このブレーキ軸４をブレーキ装置Ｂ（後に詳述する）
によって制動するようにした基本構成となっている。

前記ロール１をなすシート（紙）Ｓは、一対のピンチロ
ール５Ａ・５Ｂに挾持されて引っ張られて前記ロールｌ
を回転させながら巻出されており、このシートＳの走行
量は、該シートＳに接触して従動回転する計尺センサ６
　（例えば１ミリメートルに対してｌパルスを出力する
回転トランスデユーサ−）によって計測されるようにな
っている。

（なお、前記ロール５Ａあるいは５Ｂ等の周速により走
行量を換算することも可能である）また、前記ブレーキ
軸４の回転速度は、回転計測センサ７　（例えば軸と一
体回転するロータリーパルスジェネレーター、あるいは
、光学センサ、近接スイッチ等）によって計測されるよ
うになっている。

そして、上記各センサ６・７の測定データは、トルク検
出データ　（後述するトルクセンサＱＳによって測定さ
れたデータ）とともに、入力インターフェイス８を介し
てＣＰＵ９に入力されており（第３図参照）、該ＣＰＵ
９は、上記各測定データから時々刻々変化するロール径
および加減速に対応したシートＳの張力Ｔを演算してい
る。さらに、このＣＰＵ９は、出力インターフェイスｌ
Ｏを介して駆動回路１１に接続され、この駆動回路１１
の出力は電空変換器１２を介して空気信号に変換されて
、ブレーキ駆動装置（例えばエアシリンダ）１３に供給
されている。

次いで、第４図および第５図により、上記ブレーキ装置
Ｂの具体的構造を説明する。

このブレーキ装置の本体１４は、一方の軸受け２のフレ
ームにブラケット１５を介して固着されるもので、その
中央部には、前記ブレーキ軸４を回動自在に支持する軸
受け１６・１６が軸方向に相互に間隔をおいて設けられ
ている。また、これらの軸受け１６・１６は、前記本体
１４の両端にそれぞれボルト１７により固着されるフラ
ンジ１８によって、本体１４に脱着可能に取り付けられ
ている。

前記本体１４から軸方向外方（第４図右方）に離間した
位置には、ブレーキ軸４と一体回転する一対のブレーキ
ディスク１９・１９が固着されておリ、これらのブレー
キディスク１９・１９には、第５図に示すように、それ
ぞれ、多数の放熱フィン２０・２０・・・・・・が突設
されている。

また、前記本体１４とブレーキディスク１９との間には
支持板２１が設けられている。この支持板２１は、前記
ブレーキ軸４に軸受け２２を介して回動自在に支持され
ており、この支持板２１は、前記ブレーキ軸４から半径
方向外方に離間した複数個所において、ボルト２３を介
してブレーキパッド２４に連結されている。また、前記
支持板２１は、前記本体１４の上部に取付は部材２５を
介して突設された弾性部材２６の先端の支持部材２７に
ボルト２８を介して連結されてその回転が規制されるよ
うになっている。すなわち、前記支持板２１には、上方
に向けて開口する凹部２９が設けられており、この凹部
２９に前記ボルト２８を差し込むことにより、周方向−
個所でその回転が拘束されるようになっている。

さらに、前記弾性部材２６の表面には、歪ゲージ３０が
貼付されており、この歪ゲージ３０は、軸トルクに応じ
た弾性部材２６の変形量を電気信号に変換するトルクセ
ンサＱＳとして機能している。すなわち、前記歪ゲージ
３０の電気抵抗は、弾性部材２６の変形に応じて変化す
るから、この電気抵抗を測定することにより、軸トルク
に対応した電気信号が測定されるようになっている。な
お、前記歪ゲージ３０の枚数およびその抵抗値の測定は
、例えば、互いに歪方向の異なる複数の歪ゲージ３０を
弾性部材２６に貼付し、これら複数の歪ゲージ３０によ
ってブリッジを構成して該ブリッジの電気抵抗を測定す
る方法等の周知の方式が採用される。

このように構成された張力制御装置においては、第６図
のフローチャートに示す如き制御動作が行なわれている
。以下、このフローチャートに従って制御動作を説明す
る。なお、以下の説明中、Ｓｎはフローチャート中のｎ
番目のステップを示すものとする。

ＳＩ：　スタートＳ、二　トルクＱ、を測定する。

Ｓ３：　ロール１５の回転数Ｎ８およびシートＳの繰り
出し量Ｃ１を測定す゛る。

Ｓ、：Ｓ３における測定データＮ、およびＱｌよりロー
ルの半径ｒを算出する。

Ｓ、：　前回の測定時の回転数Ｎ。と現在の回転数Ｎ、
より、慣性モーメントにより生ずる張力を算出する。

Ｓｓ：　上記各測定データより総合張力Ｔ１を算出する
。

Ｓ７：　張力Ｔ、が設定張力値Ｔ０に一致するか否かの
判断を行い、一致していない場合にはＳ８に進み、一致
している場合にはＳ、に進む。

Ｓ、：　駆動回路１１を操作して、張力Ｔ、を設定張力
値Ｔ０に一致させるべくブレーキの制動力を調節する。

Ｓ６二　所定時間ｔａを経過したか否かを判断し、該時
間ｔａを経過したことを条件として前記Ｓ、に戻り、Ｓ
、〜Ｓ、を繰り返して、連続的に張力制御を行う。

上記制御動作における張力Ｔの算出は下記の式により行
なわれる。

すなわち、ブレーキ軸４に生じるトルクＱは、Ｑ＝Ｔ−
ｒ±Ｇ　Ｄ　’（Ｎ　＋　　Ｎ　ｔ）／　３７５ｔ　ａ
　・・・−（１）但し　　Ｑ　：軸に加わるトルク（ｋ
ｇｍ）ｒ　：巻取りロールの半径（ｍ）Ｔ　：シートのテンション（ｋｇ）ｔα　：加速または減速の時間（ｓｅｃ）（Ｎ、−Ｎ、
）：回転数の変化（ＲＰＭ）ＧＤ”　：ロールの慣性モ
ーメント（ｋｇ−ｍ）で与えられるから、式（１）より
、Ｔ　＝　Ｑ　／　ｒ壬Ｇ　Ｄ　’（Ｎ　ＩＮ　り／　３
７５ｔ　ａ　−−（２）が得られる。

そして、ロールｌを円筒とすると、ｃ　Ｄ　’＝　２　ｙｒ　ｒ’Ｗ　ｐ−・・−（３）但
し　　Ｗ：ロールｌの幅（ｍ） ρ　：ロールｌの比重であるから、（２）式に（３）式を代入すると、Ｔ　＝
　Ｑ　／　ｒ壬２πｒ３Ｗ　ｐ　（Ｎ　ｔ　−Ｎ　ｚ）
／　３６５　ｔ　ａ・・・・・・（４）が得られる。　（なお、上式における（＋）の符号は加
速時に適用され、（−）の符号は減速時に適用される。

）また、上記（４）式におけるロールの半径ｒおよび回転
数の変化（Ｎ、−Ｎ、）は次のようにして求められる。

すなわち、計尺センサ６の測定値Ｑ（一定時間内のシー
ト走行量）と回転計測センサ７の測定値Ｎとの間には、
Ｑ＝２πｒＮの関係が成立しているから、両センサ６・
７の測定値ＱおよびＮを演算することによりロールの半
径ｒが求められる。一方、回転数の変化は、単位時間、
例えば１秒毎の回転計測センナのパルス数を計測すれば
、（Ｎ、−Ｎｔ）は容易に計算可能である。

なお、トルクを検出する方式は上記一実施例のものに限
定されるものではなく、シートと一体に回転する軸のト
ルクを検出し得る他の方式を採用してもよい。また、軸
を制動するブレーキの構造は上記一実施例に限定される
ものではなく、軸と一体回転する回転子（ブレーキディ
スク）に固定子を接触させて軸を制動しかつ該軸の歪を
測定するようにした他の方式を採用してもよいのはもち
ろんである。

「発明の効果」以上の説明で明らかなように、本発明は、ロール状に巻
取られたシートと一体に回転するブレーキディスクに接
触して該ブレーキディスクの回転を規制するブレーキパ
ッドの回転を規制部材によって規制し、該規制部材の変
形量を測定して前記ロール支持軸の軸トルクを検出する
とともに、前記ロールの回転数、および該ロールから巻
き出されて走行するシートの走行量を計測し、これらの
検出データを演算して紙の張力を検出するとともに、検
出された張力と設定張力とを比較して前記ブレーキの制
動力を調整するようにしたものであるから、シートカッ
ター、ワイングー等の装置にこおける増減速時にも的確
にシートの張力を制御することができるという効果を奏
する。また、本発明装置は、軸に生ずるトルクをデータ
として使用して制御を行っているから、シートを多数枚
重ねて切断するシートカッターに好適に使用されて、従
来困難とされていたシート張力の個別制御を実現するこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を適用してなるアンリール装置の一実施例
を示すもので、第１図は正面図、第２図は側面図、第３
図は制御回路の構成を示すブロック図、第４図はブレー
キ装置を回転中心軸を含む面で切断した断面図、第５図
は回転中心軸に沿う方向から見た部分断面図、第６図は
張力制御動作の流れを示すフローチャートである。ｌ・・・・・・ロール、ｌａ・・・・・・支持軸、４・
・・・・・ブレーキ軸、６・・・・・・計尺センサ、７
・・・・・・回転計測センサ、９・・・・・・ＣＰＵ、
１３・・・・・・ブレーキ駆動装置、１４・・・・・・
本体、Ｉ９・・・・・・ブレーキディスク、２Ｉ・・・
・・・支持板、２４・・・・・・ブレーキパッド、２５
・・・・・・取付は部材、２６・・・・・・弾性部材、
３０・・・・・・歪ゲージ、Ｂ・・・・・・ブレーキ、
ＱＳ・・・・・・トルクセンサ。第４図第５図第６図手　　続　　補　　正　　書　　（自発）昭和６０年３
月８日２、発明の名称張力制御装置３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】

ロール状に巻取った状態から引出されて走行するシート
の張力を所定の値に制御する張力制御装置において、前
記ロール状のシートと一体に回転するブレーキ軸に固着
されたブレーキディスクと、該ブレーキディスクに接触
して摩擦力を作用させるブレーキパッドと、該ブレーキ
パッドの回転を規制する規制部材と、前記ブレーキパッ
ドの回転を規制するために発生する反力を電気信号に変
換するセンサと、前記巻取りロールの回転量を測定する
回転計測センサと、前記シートの走行長さを測定する計
尺センサと、前記ブレーキの反力を検知するセンサ、回
転計測センサおよび計尺センサの測定データから前記シ
ートの張力を演算するとともに、演算された張力と基準
張力とを一致させるべく前記固定子の駆動回路を操作す
るＣＰＵとからなることを特徴とする張力制御装置。