KR20190107137A - 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

웹에 부여하는 물리적 특성을 원하는 정도로 안정적으로 얻을 수 있는 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 제공한다. 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템은, 웹을 반송하는 제1 롤의 주속 기준과, 상기 제1 롤의 직경과, 루프형 요구를 구동하는 제2 롤의 직경과, 상기 요구의 두께 설정값으로부터, 상기 웹을 물어 상기 제1 롤에 포위각을 갖고 상기 요구를 접촉 가압하였을 때의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도를 연산하는 연산 수단과, 상기 제1 롤의, 상기 웹과의 접촉면 속도에 대하여, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가 원하는 값으로 되도록 상기 제2 롤의 속도를 제어하는 제어 수단을 구비하였다.

Description

복수 롤 구동의 속도 제어 시스템

본 발명은 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템에 관한 것이다.

웹을 구동 롤로 반송하면서 원하는 제품 생성을 행하는 시스템에서는, 섹션에 따라서 루프형 요구(要具)를 개재하여 웹이 반송된다. 대표적인 설비로서는 초지기가 있다. 와이어 파트에서는 와이어가 요구로서 이용된다. 프레스 파트에서는 펠트가 요구로서 이용된다. 드라이어 파트에서는 캔버스가 요구로서 이용된다.

초지 설비 중에서도, 중포장용 크라프트지(파단 강도를 얻기 위하여 물리적인 수축 처리가 실시되는 크라프트지이며 「클루팩지」라 칭해짐)를 생성하는 설비에서는, 경질 고무 소재의 러버 요구가 이용된 클루팩 장치가 적용된다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

클루팩 장치에서는, 미리 신장된 러버 요구가 종이를 물어 실린더 롤로 밀어붙여졌을 때 수축하는 것을 이용하여 종이에 파단 신장 특성이 부여된다. 클루팩 장치에서는, 입측 제조 속도와 출측 제조 속도의 비율, 및 닙 바에 의한 러버 요구에 대한 가압력으로 종 방향의 파단 신장 특성이 조정된다.

또한 특허문헌 2에서는, 클루팩 장치를 탈착 가능한 구성으로 하여, 클루팩 장치를 사용하지 않는 종이(예를 들어 신문지)의 초조와, 클루팩 장치를 사용하는 중포장용 크라프트지를, 하나의 초지기에서 전환하여 제조할 수 있는 초지 방법이 제시된다.

국제 공개 제2015/008703호 일본 특허 공개 제2015-17336호 공보

그러나 상기 특허문헌 1, 특허문헌 2에 있어서는, 러버 요구의 두께와 롤 직경으로 정해지는 곡률에 의한 러버 요구의 내주측과 외주측의 속도 차, 및 클루팩 장치 탈착에 의한 러버 요구의 종이 접촉면측의 속도 변화에 대한 언급은 되어 있지 않다. 이 때문에, 안정적인 조업에는 오퍼레이터의 경험 의존과 상시의 미세 조정이 요구된다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은, 웹에 부여하는 물리적 특성을 원하는 정도로 안정적으로 얻을 수 있는 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템은, 웹을 반송하는 제1 롤의 주속 기준과, 상기 제1 롤의 직경과, 루프형 요구를 구동하는 제2 롤의 직경과, 상기 요구의 두께 설정값으로부터, 상기 웹을 물어 상기 제1 롤에 포위각을 갖고 상기 요구를 접촉 가압하였을 때의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도를 연산하는 연산 수단과, 상기 제1 롤의, 상기 웹과의 접촉면 속도에 대하여, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가 원하는 값으로 되도록 상기 제2 롤의 속도를 제어하는 제어 수단을 구비하였다.

본 발명에 의하면, 반송되는 웹에 접하는 제1 롤의 접촉면 속도에 대하여, 웹의 반대측에 접하는 요구의 접촉면 속도를 정확히 설정, 제어할 수 있다. 이 때문에, 웹의 접촉면의 양측 속도 차를 제품 사양에 따라 원하는 값으로 조절, 제어할 수 있다. 그 결과, 웹에 부여하는 물리적 특성을 원하는 정도로 안정적으로 얻을 수 있다.

도 1은 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 접촉 시)이다.
도 2는 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 분리 시)이다.
도 3은 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 제1 롤에 대한 러버 요구 접촉 시의 상세 설명도이다.
도 4는 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 제2 롤부의 상세 설명도이다.
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 6은 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 7은 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템의 하드웨어 구성도이다.
도 8은 실시 형태 2에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 9는 실시 형태 2에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 10은 실시 형태 3에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 11은 실시 형태 3에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 12는 실시 형태 4에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 13은 실시 형태 4에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 14는 실시 형태 4에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템의 동작을 설명하는 타임 차트도이다.
도 15는 실시 형태 5에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 16은 실시 형태 5에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 17은 실시 형태 5에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템에 이용되는 함수 그래프를 나타내는 도면이다.
도 18은 실시 형태 6에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 접촉 시)이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도면은 모식적 또는 개념적인 것이다. 각 부분의 두께와 폭의 관계, 부분 간의 크기의 비율 등은, 반드시 현실의 것과 동일하다고 할 수는 없다. 또한 기출 도면에 관하여 상술한 것과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙여, 상세한 설명은 적절히 생략된다.

실시 형태 1.

먼저 본 실시 형태의 구성을 설명한다. 제어 구성의 설명에 앞서 클루팩 장치의 기계 구성을 설명한다.

도 1은, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 접촉 시)이다. 도 2는, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 분리 시)이다. 도 3은, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 제1 롤에 대한 요구 접촉 시의 상세 설명도이다. 도 4는, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 제2 롤부의 상세 설명도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 클루팩 장치는, 웹(6)을 반송하는 제1 롤(1)과, 루프형 요구(5)를 구동하는 제2 롤(2)과, 요구(5)의 위치를 가동 설정하는 비구동의 제3 롤(3)과, 제1 롤(1)에 대한 요구(5)의 탈착을 담당하는 가동 비구동의 닙 바(4)를 구비한다. 도 1에 있어서, 그 외의 롤의 부호 및 설명은 생략된다.

도 1에 있어서, 제1 롤(1)의 반경은 r₁로서 표시된다. 제2 롤(2)의 반경은 r₂로서 표시된다. 제3 롤(3)의 반경은 r₃으로서 표시된다. 제1 롤(1)의 회전 속도는 n₁로서 표시된다. 제2 롤(2)의 회전 속도는 n₂로서 표시된다. 제3 롤(3)의 회전 속도는 n₃으로서 표시된다. 요구(5)의 두께는 δ로서 표시된다. 클루팩 장치 범위는 CPK 섹션(10)으로서 표시된다. CPK 섹션(10)의 상류측은 2D 섹션(11)으로서 표시된다. CPK 섹션(10)의 하류측은 3D 섹션(12)으로서 표시된다.

도 2는 도 1과 마찬가지의 구성이다. 도 2는, 닙 바(4)가 상부로 이동하여 요구(5)가 제1 롤(1)로부터 분리된 상태를 도시한다.

도 3은, 도 1에 있어서의 제1 롤(1)에 대한 요구(5)의 접촉 시의 상세를 도시한다. 설명을 위하여 도 3은, 실제의 치수와는 상이한, 과장된 스케일로 기재된다. 또한 웹(6)의 두께는 도시되어 있지만 다른 치수에 비해 극히 작다. 이 때문에 웹(6)의 두께는 이후의 설명, 계산에서는 고려되지 않는다.

웹(6)은, 그 이면측(6b)을 제1 롤(1)의 표면에 접촉시킴으로써 반송된다. 웹(6)의 제1 롤(1)의 입측에서의 속도는 제1 롤(1)의 주속 V_P와 동등하다.

여기서, 탄성 소재(경질 고무 등)의 요구(5)가 제1 롤(1)의 면에 접촉하여 곡률을 갖고 있는 경우를 생각하자. 곡률의 정의는 [곡률=1/반경]이다.

요구(5)의 탄성에 의한 형상 변화는, 그 두께 방향의 중심선에 대하여 외주측은 신장 방향, 내주측은 수축 방향으로 된다. 요구(5)의 두께 δ에 대하여 반경 r₁이 충분히 큰 경우에는 실용상으로는, 내주측, 중심선, 외주측의 변형 호 길이는, 제1 롤(1)의 중심으로부터의 각각의 반경에 비례한다고 생각하더라도 지장 없다. 이는, 요구(5)가 제1 롤(1)에 접해 있는 범위에서는, 요구(5)의 두께 방향 위치에 따른 속도가, 요구(5)의 탄성 변형에 의하여, 그 호 길이에 비례한 속도로 된다는 것을 나타낸다.

또한 요구(5)는, 접하는 제1 롤(1)의 반경에 따라 그 곡률이 변화된다. 요구(5)에 있어서, 어느 방향으로 구부러진 부분도 직선 부분도, 그 중심선의 속도는 동일하다고 가정된다. 요구(5)의 곡률이 극단적으로 크지 않으면, 실용상으로는, 이와 같이 생각하더라도 지장 없다.

도 3에 있어서, 요구(5)의 두께 방향 위치에서의 속도에 대하여, 요구(5)의 중심선의 속도는 V_rc로서 표시된다. 직선 부분의 요구(5)의 외주측 속도는 V_ro로서 표시된다. 직선 부분의 요구(5)의 내주측 속도는 V_ri로서 표시된다. 제1 롤(1)과의 접촉 부분에서의 요구(5)의 외주측 속도는 V_ro1로서 표시된다. 제1 롤(1)과의 접촉 부분에서의 요구(5)의 내주측 속도는 V_ri1로서 표시된다.

도 3에 있어서, 제1 롤(1)의 입측에서의 웹(6)의 속도 V_P와 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc가 동등해지도록 제어된 경우에는, 제1 롤(1)과의 접촉 부분에서의 요구(5)의 외주측 속도 V_ro1은, 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc에 대하여, 제1 롤(1)의 중심으로부터의 반경비로 작아진다. 이 모습은, 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc와, 제1 롤(1)과의 접촉 부분에서의 요구(5)의 외주측 속도 V_ro1의 길이로 나타난다.

이 경우에서는, 웹(6)을 문 상태에서 웹(6)의 표면측(6a)은 속도 V_ro1로 반송된다. 이에 비해, 웹(6)을 문 상태에서 웹(6)의 이면측(6b)은 제1 롤(1)의 주속 V_P로 반송된다. 이때, 웹(6)의 표면측(6a)과 이면측(6b)의 속도 차로 웹(6)에 대한 수축 처리가 실시된다. 그 결과, 웹(6)에 대하여 종 방향의 파단 신장 특성이 부여된다. 하류측 섹션에 있어서 웹(6)의 속도는, 수축 처리에 따른 출측 인장 속도 V_P(out)로 조정된다. 그 결과, 수축 처리된 웹(6)이 생성된다.

도 4는, 도 2에 있어서의 제2 롤(2)에 대한 요구(5)의 접촉 시의 상세를 도시한다. 설명을 위하여 도 4는, 실제의 치수와는 상이한, 과장된 스케일로 기재된다.

상술한 제1 롤(1)에 대한 요구(5)의 접촉 시와 마찬가지로, 제2 롤(2)에 있어서도 요구(5)의 두께 방향의 위치에 따라 각각의 속도에 차가 나타난다. 즉, 요구(5)가 제2 롤(2)에 포위각을 갖고 접촉하고 있는 범위에서는, 요구(5)의 외주측 속도 V_ro2, 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc, 요구(5)의 내주측 속도 V_ri2의 순으로 느려진다. 이들의 속도비는 실용상으로는, 제2 롤(2)의 중심으로부터의 반경에 비례한다고 생각하더라도 지장 없다.

이상, 클루팩 장치의 기계 구성과 그 작용의 개요를 설명하였다. 여기까지의 설명 내용을 정리하면 다음과 같이 된다.

(1) 무시할 수 없는 두께를 갖는 탄성 소재의 요구(5)를, 어느 곡률을 가진 회전 롤에 포위각을 갖고 접촉시킨 범위에서는, 요구(5)의 외주측과 중심선과 내주측에서는 그 속도가 상이하다. 실용상으로는, 롤의 중심으로부터의 요구(5)의 위치까지의 반경과 각각의 속도가 비례한다고 생각하더라도 지장 없다.

(2) 루프형으로 구성된, 무시할 수 없는 두께를 갖는 탄성 소재의 요구(5)의 두께 방향의 중심선 속도는, 실용상으로는, 직선부, 곡선부 모두 공통이라고 생각하더라도 지장 없다.

(3) 제1 롤(1)의 표면에 웹(6)을 접촉시켜 반송하고, 웹(6)의 반대면측으로, 제2 롤(2)에 의하여 구동하는, 무시할 수 없는 두께를 갖는 루프형 탄성 소재의 요구(5)를 이용하여 접촉면 속도를 부여하는 경우에는, 제1 롤(1)의 반경 r₁과 제2 롤(2)의 반경 r₂와, 요구(5)의 두께 δ를 고려하여 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂의 명령값을 산정할 필요가 있다.

(4) 웹(6)의 이면측(6b)의 반송 속도 V_P와 웹(6)의 표면측(6a)의 반송 속도 V_ro1에 차를 (통상은 V_P>V_ro1로서)부여함으로써, 웹(6)에 대한 물리적인 수축 처리가 실시된다.

이상의 (1) 내지 (4)를 염두에 두고 실시 형태 1을 설명한다.

도 5와 도 6은, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.

먼저, 속도 제어 시스템(1000)을 포함하는 시스템 전체의 구성에 대하여 설명한다. 또한 클루팩 장치의 기계 구성에 관한 부분의 설명은, 상술한 도 1 및 도 2와 마찬가지이기 때문에 생략된다.

초속(抄速) 기준 발생기(401)의 출력이 초속 기준 V_ref로 된다. 초속 기준 V_ref는 각 섹션의 드로우 조정기(도 5에서는 2D용 드로우 조정기(501), CPK용 드로우 조정기(601), 3D용 드로우 조정기(701))에 부여된다. CPK용 드로우 조정기(601)의 출력인 주속 기준 V_rcpk는, CPK 섹션의 마스터인 제1 롤 가감속 제한기(602), 및 헬퍼인 제2 롤 속도 기준 조정기(606)에 입력된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 롤 가감속 제한기(602)의 출력은, 제1 롤(1)의 초속 기준 V_Mref로서 초속/제1 롤 회전 속도 변환기(603)에 의하여 회전 속도 기준으로 변환된다. 회전 속도 기준은, 회전 속도 기준 규격화 회로(604)에서 규격화된 회전 속도 기준 N_Mref로 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제1 롤 회전 속도 검출기(102)에서 검출된 회전 속도는, 회전 속도 귀환 규격화 회로(103d)를 통하여 규격화된 회전 속도 귀환 N_Mfbk로 된다. 회전 속도 귀환 N_Mfbk는 가산기(103e)에서, 회전 속도 기준 N_Mref와의 비교 감산에 의하여 회전 속도 편차로 된다. 회전 속도 편차는 속도 제어기(103a)에서 비례+적분 증폭됨으로써 제1 롤 토크 기준 T_Mref로 된다. 제1 롤 토크 기준 T_Mref는 토크 제어기(103b)를 통한 후, 드라이브 변환기(103c)에 의하여 제1 롤 구동 전동기(101)의 구동 제어에 이용된다.

여기서, 회전 속도의 제어와 전력 변환부는 통틀어 제1 롤 구동 장치(103)라 한다. 제1 롤 반경 설정기(605)는 초속/제1 롤 회전 속도 변환기(603) 및 제2 롤의 보정 신호 연산기(617)에 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁을 부여한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제2 롤 속도 기준 조정기(606)의 출력은 제2 롤 가감속 제한기(607)를 통하여, (보정을 포함하지 않는)초속 기준 V_Hr로 된다. 초속 기준 V_Hr은, 후술하는 속도 보정 V_Hcmpr가 가산되어 초속 기준 V_Href로 된다. 초속 기준 V_Href는 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기(608)에 의하여 회전 속도 기준으로 변환된다. 회전 속도 기준은, 회전 속도 기준 규격화 회로(609)에서 규격화된 회전 속도 기준 N_Href로 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제2 롤 회전 속도 검출기(202)에서 검출된 회전 속도는 회전 속도 귀환 규격화 회로(203d)를 통하여, 규격화된 회전 속도 귀환 N_Hfbk로 된다. 회전 속도 귀환 N_Hfbk는 가산기(203e)에서, 회전 속도 기준 N_Href와의 비교 감산에 의하여 회전 속도 편차로 된다. 회전 속도 편차는 속도 제어기(203a)에서 비례+적분 증폭됨으로써 제2 롤 토크 기준 T_Href로 된다. 제2 롤 토크 기준 T_Href는 토크 제어기(203b)를 통한 후, 드라이브 변환기(203c)에 의하여 제2 롤 구동 전동기(201)의 구동 제어에 이용된다.

속도 기준 수하 게인(203f)은, 제2 롤 토크 기준 T_Href에 승산되는 비례 계수이다. 속도 기준 수하 게인(203f)의 출력인 수하 특성량 N_dr은, 제2 롤(2)의 회전 속도 기준 N_Href로부터 가산기(203g)에 의하여 감산된다.

여기서, 회전 속도의 제어와 전력 변환부는 통틀어 제2 롤 구동 장치(203)라 한다. 제2 롤 반경 설정기(610)는 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기(608)에 제2 롤(2)의 반경 설정값 r₂를 부여한다.

요구 두께 설정기(619)에서 설정된 요구(5)의 두께 설정값 δ는 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁과 함께 보정 신호 연산기(617)에 입력된다. 보정 신호 연산기(617)는 속도 보정 계수 K_cmp를 출력한다. 제2 롤 가감속 제한기(607)의 출력인, (보정을 포함하지 않는) 초속 기준 V_Hr에 속도 보정 계수 K_cmp를 승산한 결과는 속도 기준 보정량 V_Hcmpr이라 한다. 속도 기준 보정량 V_Hcmpr는, 제2 롤 가감속 제한기(607)의 출력인 초속 기준 V_Hr에 가산기(614)에서 가산 보정된다.

다음으로, 실시 형태 1의 작용(동작)을 설명한다.

제1 롤(1)은 CPK 섹션(10)에 있어서, 웹(6)의 반송 속도를 부여하는 섹션 마스터로서 속도 제어된다. 제2 롤(2)은 CPK 섹션(10)에 있어서, 루프형 요구(5)를 구동하여, 닙 바(4)의 하강·가압에 의하여 웹(6)으로 요구(5)를 밀어붙임으로써 접촉면 속도를 부여한다.

제2 롤 구동 장치(203)의 제어에 있어서는, 속도 제어를 기본으로 하여 속도 기준 수하 특성이 마련된다. 이 때문에 제2 롤 구동 장치(203)는, 섹션 마스터의 제1 롤(1)의 속도에 대하여, 자신의 부하율에 따라 속도 협조한다. 즉, 제2 롤 구동 장치(203) 내에 있어서, 자신의 부하율, 즉, 제2 롤 토크 기준 T_Href가 증가하면, 속도 기준 수하 게인(203f)으로 설정된 계수(일반적으로는 0.005 내지 0.01 정도)를 곱한 수하 특성량 N_dr이 회전 속도 기준 N_Href로부터 가산기(203g)에서 감산된다. 예를 들어 제2 롤 구동 장치(203)는, 역행 부하율이 증가하면, 자신의 회전 속도 기준을 낮춰 역행 부하율을 감소시킨다. 이때, 대신에, 섹션 마스터의 제1 롤(1)의 역행 부하율이 증가된다. 예를 들어 제2 롤 구동 장치(203)는, 역행 부하율이 감소하면, 자신의 회전 속도 기준을 높여 역행 부하율을 증가시킨다. 이때, 대신에, 섹션 마스터의 제1 롤(1)의 역행 부하율이 감소된다. 이와 같이 제2 롤 구동 장치(203)는, 섹션 마스터의 제1 롤 구동 장치(103)과 협조하여 안정되도록 동작한다.

제2 롤 구동 장치(203)에 속도 기준 수하 특성을 마련하지 않으면, 제1 롤 구동 장치(103), 제2 롤 구동 장치(203) 모두 타협 없는 속도 제어로 된다. 이때, 제어 루프 내의 약간의 상수 오차 등에 의하여 롤 접촉면의 주속 차가 있으면, 속도 제어기(103a, 203a)의 적분에 의하여 어느 롤 구동 장치가 과부하로 되거나, 증대된 토크 차에 의하여 롤 접촉면에 슬립이 발생하는 상태로 된다. 어찌되든 클루팩 장치로서 바람직하지 않은 상태에 이른다.

실시 형태 1의 작용(동작) 설명에 앞서, 비교 설명을 위하여 요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 종래의 제어의 경우를 설명한다. 또한 이하의 작용 설명에 있어서는, 간단화를 위하여 제2 롤 속도 기준 조정기(606)는 계수로서 1인 설정(즉, 조정 없음)으로 하고, 제2 롤 구동 장치(203)에서의 속도 기준 수하 게인(203f)은 0(즉, 수하 특성 없음)으로 하여 설명한다.

먼저, 도 2의 경우, 요구(5)가 제1 롤(1)로부터 분리되어 있는 상태를 생각하자. 요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 경우에는, 웹(6)의 속도 V_P, 즉, 제1 롤(1)의 주속에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1이 어떻게 되는지를 산정한다. 제1 롤(1)의 주속은 웹(6)의 속도 V_P와 동등하며 (1) 식이 성립한다.

제2 롤(2)의 주속 V_ri2에 대해서는 (2) 식이 성립한다.

요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 경우를 생각하므로, 섹션으로서 부여하는 제1 롤(1)의 주속 V_P에 대하여, 제2 롤(2)의 주속 V_ri2도 동등해지도록 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂가 부여된다. 즉, V_P=V_ri2로 된다. (1) 식과 (2) 식으로부터 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂는 (3) 식으로 표시된다.

그러나 실제로는, 요구(5)의 두께는 δ의 값을 갖고 있다. 이 때문에 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc는 (4) 식과 같이 된다. 제1 롤(1)과의 접촉 대상부가 분리되어 직선 상태이기 때문에 요구(5)의 접촉 대상면 속도 V_ro1도 V_rc와 동등해진다.

이상으로부터, 마스터인 제1 롤(1)의 주속(=초속) V_P에 대한, 요구(5)의 접촉 대상면 속도 V_ro1의 비를 산정하면, (5) 식이 얻어진다.

(5) 식은, 섹션의 초속 V_P에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1이 δ/(2×r₂)만큼 빨라진다는 것을 나타낸다.

다음으로, 도 1의 경우와 같이, 요구(5)가 제1 롤(1)에 포위각을 갖고 접촉하고 있는 상태를 생각하자. 요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 경우에는, 웹(6)의 초속 V_P, 즉, 제1 롤(1)의 주속에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1이 어떻게 되는지를 산정한다. 제1 롤(1)의 주속은 웹(6)의 초속 V_P와 동등하며 (6) 식이 성립한다.

제2 롤(2)의 주속 V_ri2에 대해서는 (7) 식이 성립한다.

요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 경우를 생각하므로, 섹션으로서 부여하는 제1 롤(1)의 주속 V_P에 대하여, 제2 롤(2)의 주속 V_ri2도 동등해지도록 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂가 부여된다. 즉, V_P=V_ri2로 된다. (6) 식과 (7) 식으로부터 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂는 (8) 식으로 표시된다.

그런데 실제로는, 요구(5)의 두께는 δ의 값을 갖고 있다. 이 때문에 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc는 (9) 식과 같이 된다.

접촉 상태이므로, 접촉면에서는 제1 롤(1)의 반경 r₁에 의한 곡률에 의하여 요구(5)의 접촉면측의 속도 V_ro1은 (10) 식으로 표시된다.

이상으로부터, 마스터인 제1 롤(1)의 주속(=초속) V_P에 대한, 요구(5)의 접촉 대상면 속도 V_ro1의 비를 산정하면, (11) 식이 얻어진다.

(11) 식은, 제1 롤(1)의 반경 r₁과 제2 롤(2)의 반경 r₂가 동등한 때 이외에는, 섹션의 초속 V_P에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1이 상이하다는 것을 나타낸다. (11) 식에 있어서, r₁과 r₂의 차가 클수록 속도비도 커진다. 대소 관계의 방향으로서는, r₁>r₂이면 V_ro1>V_P로 된다. 또한 r₁→∞(무한대), 즉, 제1 롤(1)의 접촉면을 직선으로 간주할 수 있으면, (11) 식은, 상술한 분리 상태에서 산정한 (5) 식과 동등해진다.

이상, 요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 종래의 제어에 의한 경우를 설명하였다. 이 경우에는, 요구(5)가 분리된 상태, 접촉한 상태 중 어느 것도 경우도, 섹션의 초속 V_P에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1이 상이하고, 그 속도 상이의 정도도 롤 반경 및 요구(5)의 두께에 따라 바뀐다는 것이 나타났다.

다음으로, 실시 형태 1에 의한 작용을 설명한다. 본 실시 형태에서는, 요구(5)의 분리 상태 및 접촉 상태 중 어느 것에 있어서도, 제1 롤(1)과의 접촉면에서의 제1 롤(1)의 주속, 즉, 섹션의 초속 V_P와 요구(5)의 접촉면측 속도 V_ro1이 동등해지는 제2 롤(2)의 회전 속도 조건을 먼저 구하는 것부터 시작한다.

상술한 요구(5)의 두께 δ를 고려하지 않는 경우와 마찬가지로, 요구(5)가 분리된 상태와 요구(5)가 접촉한 상태로 나누어 설명한다.

먼저, 도 2의 경우와 같이 요구(5)가 제1 롤(1)로부터 분리되어 있는 상태를 생각하자. 요구(5)의 두께 방향의 중심선의 속도 V_rc는 직선부, 곡선부에서도 동일하다고 가정된다. 또한 접촉 대상 부분은 직선으로 되어 있다. 이 때문에, 제1 롤(1)과의 접촉면측 속도 V_ro1은 중심선의 속도 V_rc와 동등하다. 이상의 조건으로부터, 섹션의 초속 V_P와, 제1 롤(1)과의 접촉면측 속도 V_ro1이 동등해지도록, 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂(이를 n_2(S)라 함)가 제어된다. 이때, 섹션의 초속 V_P와, 제1 롤(1)과의 접촉면측 속도 V_ro1의 관계는, (12) 식으로 표시된다.

제2 롤(2)에 있어서, 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc와 제2 롤(2)의 회전 속도 n_2(S)의 관계는 (13) 식으로 표시된다.

(13) 식은, 제2 롤(2)에 있어서, 롤 반경 설정을, 실제의 제2 롤(2)의 반경 r₂에 대하여, 요구(5)의 중심선까지의 두께, 즉, δ/2를 더한 값으로서 설정함으로써, (12) 식의 제어 조건이 만족된다는 것을 나타낸다. 즉, 제2 롤(2)의 반경을 (r₂+δ/2)로서 설정하면, 섹션의 초속 V_P에 대하여, 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1은 동일해진다.

다음으로, 도 1의 경우와 같이 요구(5)가 제1 롤(1)에 포위각을 갖고 접촉하고 있는 상태를 생각하자. 제1 롤(1)과의 접촉 부분에서의 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc는 (14) 식으로 된다.

제1 롤(1)에서의 주속 V_ro1은 섹션의 초속 V_P와 동등하며 (15) 식이 성립한다. 제1 롤(1)의 주속은 웹(6)의 속도 V_P와 동등하며 (6) 식이 성립한다.

제2 롤(2)에 있어서, 요구(5)의 중심선의 속도 V_rc와 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂(이를 n_2(T)라 함)의 관계는 (16) 식으로 된다.

상기 (14) 식 내지 (16) 식 상에서, 제1 롤(1)과의 접촉면에서 섹션의 초속 V_P와 요구(5)의 접촉면측 속도 V_ro1이 동등해지도록 제2 롤(2)의 회전 속도 n_2(T)가 제어된다. 이 경우, (14) 식과 (15) 식으로부터 (17) 식이 얻어진다.

(16) 식과 (17) 식으로부터 (18) 식이 얻어진다.

(18) 식에서 부여하는, 접촉 상태에서의 제2 롤(2)의 회전 속도 n_2(T)는, 분리 상태 시의 (13) 식에서 부여된 회전 속도 n_2(S)에 대한 비로서 (19) 식으로 표시된다.

(19) 식은, 분리 상태에서 제2 롤(2)의 반경을 (r₂+δ/2)로서 제어한 회전 속도 n_2(S)에 대하여, δ/(2×r₁)만큼 보정한 회전 속도 n_2(T)를 부여하면, 접촉 상태에서의 접촉면 속도 V_ro1을 섹션 초속 V_P와 동등하게 할 수 있음을 나타낸다.

이상, 기계 구성도에 있어서의 작용 원리를 설명하였다.

이상의 작용 원리에 기초하여 실시 형태 1의 작용을, 도 5와 도 6의 제어 블록도를 이용하여 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, CPK용 드로우 조정기(601)의 출력인 CPK 섹션(10)의 초속 기준 V_rcpk로부터 마스터의 제1 롤 가감속 제한기(602)를 경유하여 제1 롤(1)의 초속 기준 V_Mref가 부여된다. 제1 롤(1)의 초속 기준 V_Mref는, 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁을 가진 초속/제1 롤 회전 속도 변환기(603)에서 회전 속도 기준으로 변환된다. 회전 속도 기준은 회전 속도 기준 규격화 회로(604)를 거쳐 제1 롤(1)의 회전 속도 기준 N_Mref로 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 회전 속도 기준 N_Mref와 회전 속도 귀환 N_Mfbk의 편차를 이용하여 제1 롤 구동 장치(103)에서 제1 롤 구동 전동기(101)의 회전 속도가 귀환 제어된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 헬퍼로서 작용하는 제2 롤(2)에 있어서는, CPK용 드로우 조정기(601)의 출력인 CPK 섹션(10)의 초속 기준 V_rcpk로부터 제2 롤 속도 기준 조정기(606) 및 제2 롤 가감속 제한기(607)를 경유하여 제2 롤의, (보정을 포함하지 않는)초속 기준 V_Hr이 부여된다. 초속 기준 V_Hr은, 후술하는 속도 기준 보정 V_Hcmpr가 가산되어 제2 롤(2)의 라인 속도 기준 V_Href로 된다. 라인 속도 기준 V_Href는, 제2 롤(2)의 반경 설정값 r₂와 요구(5)의 두께의 설정값 δ를 가진 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기(608)에서 회전 속도 기준으로 변환된다. 회전 속도 기준은 회전 속도 기준 규격화 회로(609)를 거쳐 제2 롤의 회전 속도 기준 N_Href로 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제2 롤(2)의 회전 속도 기준 N_Href와 회전 속도 귀환 N_Hfbk의 편차를 이용하여 제2 롤 구동 장치(203)에서 제2 롤 구동 전동기(201)의 회전 속도가 귀환 제어된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기(608)는, 상술한 작용 원리에서 설명한 바와 같이, 회전 속도 변환에 이용하는 제2 롤(2)의 반경을, 요구(5)의 두께 1/2를 가산한 (r₂+δ/2)로서 이용하고 있다.

상술한 제2 롤(2)의 제어 회로는, 요구 두께 설정기(619)에서 두께 δ를 설정하고 보정 신호 연산기(617)에서 연산한 속도 보정 계수 K_cmp(={δ/(2×r₁)})를, (보정을 포함하지 않는)제2 롤(2)의 초속 기준 V_Hr과 승산한 후에 가산기(614)에서 가산함으로써, 상술한 작용 원리에서 설명한 속도 기준 보정량 [V_Hr×{δ/(2×r₁)}]을, 제2 롤(2)의 초속 기준 V_Hr에 가산 보정한다.

또한 상술한 속도 보정은, 원래의 제2 롤(2)의 초속 기준 V_Hr에 대하여 비율 보정(계수 승산)하여 행해진다. 이 때문에, 속도 기준계에서의 직렬 순서를 바꾸어, 승산기(611)로의 기준 신호 인출과 가산기(614)를 세트로, 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기(608) 뒤로 이설하더라도 마찬가지의 기능이 얻어진다.

이상 설명한 실시 형태 1에 의하면, 속도 제어 시스템(1000)은, 웹(6)을 반송하는 제1 롤(1)의 주속 기준(=CPK 섹션(10)의 초속 기준) V_rcpk와, 제1 롤(1)의 반경 r₁과, 루프형 요구(5)를 구동하는 제2 롤(2)의 반경 r₂와, 요구(5)의 두께의 설정값 δ로부터, 웹(6)을 물어 제1 롤(1)에 포위각을 갖고 요구(5)를 접촉 가압하였을 때의 요구(5)의, 웹(6)과의 접촉면 속도 V_ro1을 연산하는 연산 수단을 구비한다. 이 때문에, 접촉면 속도 V_ro1을 조정의 기준값으로 하여 제1 롤(1)의 웹(6)과의 접촉면 속도와 동등하게 제어할 수 있다. 속도 제어 시스템(1000)은, 이 기준값에 기초하여 제2 롤 속도 기준 조정기(606)에 의하여 요구(5)의, 웹(6)과의 접촉면 속도를 원하는 값으로 되도록 제어, 조정하는 제어 수단을 구비한다. 이 때문에, 웹(6)에 부여하는 물리적 특성을 원하는 정도로 안정적으로 얻을 수 있다.

다음으로, 도 7을 이용하여 속도 제어 시스템(1000)의 예를 설명한다.

도 7은, 이 실시 형태 1에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템의 하드웨어 구성도이다.

속도 제어 시스템(1000)의 각 기능은 처리 회로에 의하여 실현할 수 있다. 예를 들어 처리 회로는 적어도 하나의 프로세서(1100a)와 적어도 하나의 메모리(1100b)를 구비한다. 예를 들어 처리 회로는 적어도 하나의 전용 하드웨어(1200)를 구비한다.

처리 회로가 적어도 하나의 프로세서(1100a)와 적어도 하나의 메모리(1100b)를 구비하는 경우, 속도 제어 시스템(1000)의 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합으로 실현된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은 프로그램으로서 기술된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은 적어도 하나의 메모리(1100b)에 저장된다. 적어도 하나의 프로세서(1100a)는, 적어도 하나의 메모리(1100b)에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 속도 제어 시스템(1000)의 각 기능을 실현한다. 적어도 하나의 프로세서(1100a)는 CPU(Central Processing Unit), 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, DSP라고도 한다. 예를 들어 적어도 하나의 메모리(1100b)는, RAM, ROM, 플래시 메모리, EPROM, EEPROM 등의, 불휘발성 또는 휘발성 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉시블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, DVD 등이다.

처리 회로가 적어도 하나의 전용 하드웨어(1200)를 구비하는 경우, 처리 회로는, 예를 들어 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화된 프로세서, 병렬 프로그램화된 프로세서, ASIC, FPGA, 또는 이들의 조합으로 실현된다. 예를 들어 속도 제어 시스템(1000)의 각 기능은 각각 처리 회로에서 실현된다. 예를 들어 속도 제어 시스템(1000)의 각 기능은, 통틀어 처리 회로에서 실현된다.

속도 제어 시스템(1000)의 각 기능에 대하여, 일부를 전용 하드웨어(1200)에서 실현하고 다른 부분을 소프트웨어 또는 펌웨어에서 실현해도 된다. 예를 들어 제어 수단으로서의 기능에 대해서는 전용 하드웨어(1200)로서의 처리 회로에서 실현하고, 제어 수단의 기능 이외의 기능에 대해서는, 적어도 하나의 프로세서(1100a)가, 적어도 하나의 메모리(1100b)에 저장된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 실현해도 된다.

이와 같이 처리 회로는, 하드웨어(1200), 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 속도 제어 시스템(1000)의 각 기능을 실현한다.

실시 형태 2.

다음으로 실시 형태 2를 설명한다.

도 8과 도 9는, 이 실시 형태 2에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다. 먼저 구성에 대하여 설명한다. 또한 도 5와 도 6을 이용하여 설명한 실시 형태 1과 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 2를 특징짓는 것은, 1점 쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 실시 형태 2는, 상술한 실시 형태 1에서 설명한 구성에 이 부분이 더해진 것이다.

제1 롤 회전 속도/초속 변환기(620)에는, 제1 롤 반경 설정기(605)에서 설정한 반경 설정값 r₁이 입력된다. 제1 롤 회전 속도 검출기(102)로부터의 회전 속도는 제1 롤 회전 속도/초속 변환기(620)를 통하여 초속 귀환 V_Mfbk로 된다. 초속 귀환 V_Mfbk는 주속 차 검출기(626)에 입력된다.

제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기(621)에는, 제2 롤 반경 설정기(610)에서 설정한 반경 설정값 r₂, 및 요구 두께 설정기(619)에서 설정한 두께의 설정값 δ가 입력된다. 제2 롤 회전 속도 검출기(202)로부터의 회전 속도는 제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기(621)를 통하여 라인 속도 귀환 V_Hf로 된다. 라인 속도 귀환 V_Hf는, 후술하는 속도 보정 V_Hcmpf가 가산기(625)에서 감산되어 제2 롤(2)의 라인 속도 귀환 V_Hfbk로 된다. 제2 롤(2)의 라인 속도 귀환 V_Hfbk는 주속 차 검출기(626)에 입력된다. 또한 제2 롤(2)의 속도 보정 V_Hcmpf는, 제2 롤(2)의 라인 속도 귀환 V_Hf에, 보정 신호 연산기(617)에서 연산된 속도 보정 계수 K_cmp를 승산기(622)에서 승산함으로써 얻어진다.

주속 차 검출기(626)에서는, 제1 롤(1)의 초속 귀환 V_Mfbk와 제2 롤(2)의 라인 속도 귀환 V_Hfbk를 비교 감산하여 주속 차를 구하고, 또한 제1 롤(1)의 초속 귀환 V_Mfbk로 나눔으로써 주속 차비 ΔV가 얻어진다. 주속 차비 ΔV는 주속 차 표시기(627)에 입력된다. 주속 차비 ΔV는 주속 동조 범위 내 판정 회로(628)에, 주속 동조 범위 내 설정기(630)의 주속 동조 범위 내 설정값 ΔV_s1과 함께 입력된다. 주속 차비 ΔV는 주속 동조 일탈 판정 회로(629)에, 주속 동조 일탈 설정기(631)의 주속 동조 일탈 설정값 ΔV_s2와 함께 입력된다.

다음으로, 실시 형태 2의 작용을 설명한다. 또한 도 5와 도 6을 이용하여 설명한 실시 형태 1과 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

상술한 실시 형태 1의 작용에 있어서, 제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기(621)에 사용하는 롤 반경을, 참된 반경 r₂와 요구(5)의 두께 δ를 이용하여 {r₂+(δ/2)}로서 설정함으로써, 요구(5)의 분리 시의 제1 롤(1)의 주속, 즉, 초속 V_P와 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1을 동등하게 할 수 있음을 설명하였다. 또한 요구(5)의 접촉 시의 제1 롤(1)의 주속, 즉, 초속 V_P와 요구(5)의 접촉면측 속도 V_ro1을 동등하게 하기 위해서는, 보정 신호 연산기(617)의 출력인 속도 보정 계수 K_cmp를, 제2 롤 가감속 제한기(607)의 출력 V_Hr에 승산하여 얻어지는 속도 보정 V_Hcmpr를 가산하여 제2 롤(2)의 라인 속도 기준 V_Href로 하면 된다는 것을 설명하였다.

실시 형태 2에서는, 실시 형태 1에서 설명한 상술한 두 작용을, 제2 롤(2)의 라인 속도 귀환 회로에, 속도 기준과는 역방향으로 적용함으로써, 웹(6)과의 접촉면에 있어서의 정확한 주속의 검출하는 것을 주요한 작용으로 한다. 구체적으로는, 제2 롤(2)의 회전 속도 검출을, 롤 반경으로서 {r₂+(δ/2)}를 이용한 제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기(621)에서 요구(5)의 분리 상태에서의 라인 속도 귀환 V_Hf로 변환하고, 이것에, 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁과 요구(5)의 두께의 설정값 δ로부터 산정되는 속도 보정 V_Hcmpf를 감산하여, 접촉 상태에서의 요구(5)와의 접촉면측의 속도 V_ro1에 상당하는 라인 속도 귀환 V_Hfbk가 얻어진다.

초속 V_P 귀환, 즉, 제1 롤(1)의 주속 귀환은, 제1 롤 회전 속도 검출기(102)로부터의 회전 속도를, 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁을 이용한 제1 롤 회전 속도/초속 변환기(620)에서 변환함으로써 초속 귀환 V_Mfbk로서 얻어진다. 초속 귀환 V_Mfbk와, 상술한 제2 롤(2)의 요구(5)와의 접촉면 속도측 상당의 라인 속도 귀환 V_Hfbk를 이용하여, 상호 간의 주속 차비 ΔV가 구해진다. 주속 차비 ΔV는 주속 차 표시기(627)에 표시된다. 또한 주속 차비 ΔV가 주속 동조 범위 내 설정값 ΔV_s1과 비교되어 주속 동조 범위 내 판정이 행해진다. 또한 주속 차비 ΔV가 주속 동조 일탈 설정값 ΔV_s2와 비교되어 주속 동조 일탈 판정이 행해진다.

이상 설명한 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1에서의 효과에 더해 이하의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 속도 제어 시스템(1000)은, 제2 롤(2)의 회전 속도 검출값으로부터 요구(5)의, 웹(6)과의 접촉면 속도로 변환하기 위한 보정량을 부여하는 보정 수단을 구비한다. 이 때문에, 초속 V_P를 갖고 제1 롤(1)의 면에서 웹(6)의 이면측(6b)을 접촉 반송하고 있는 상태에 있어서, 반대측의 웹(6)의 표면측(6a)을 접촉 구동하는 요구(5)의 속도 V_ro1을, 요구(5)의 두께 δ와 제1 롤(1)의 반경 r₁을 고려 보정한 주속으로서 검출, 표시, 및 동조 판정에 이용할 수 있다. 그 결과, 웹(6)에 부여하는 물리적 특성의 중요한 지표인 웹(6)의 양면 속도 차 또는 양면 속도비를 정확히 파악하면서 조업할 수 있다.

실시 형태 3.

다음으로 실시 형태 3을 설명한다.

실시 형태 3은, 클루팩 장치의 탈착, 즉, 닙 바(4)의 가동에 수반하여 요구(5)가 제1 롤(1)로부터 탈착 가능한 구성으로 되어 있다. 실시 형태 3은, 클루팩 장치 운전 중이어도 그 탈착을 자유로이 행할 수 있는 기계 구성의 경우에 대응한다.

도 10과 도 11은, 이 실시 형태 3에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다. 먼저 구성에 대하여 설명한다. 또한 도 8과 도 9를 이용하여 설명한 실시 형태 2와 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 3을 특징짓는 것은, 1점 쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 실시 형태 3은, 상술한 실시 형태 2에서 설명한 구성에 이 부분이 더해진 것이다.

도 10의 속도 보정 V_Hcmpr에 관한 회로에 있어서, 승산기(611)의 출력과 가산기(614) 사이에 신호 개폐기(612)와 보정 신호 변화율 제한기(613)가 삽입된다. 신호 개폐기(612)는, 도시는 생략하였지만 닙 바(4)의 가동 위치에 대응한다. 신호 개폐기(612)는, 제1 롤(1)에 대하여 요구(5)가 분리 상태 또는 접촉 가압 상태인지에 따라 개방 또는 폐쇄로 된다.

제2 롤(2)의 라인 속도 귀환계의 속도 보정 V_Hcmpf에 관한 회로에 있어서, 승산기(622)의 출력과 가산기(625) 사이에 신호 개폐기(623)와 보정 신호 변화율 제한기(624)가 삽입된다. 신호 개폐기(623)는, 도시는 생략하고 있지만 닙 바(4)의 가동 위치에 대응한다. 신호 개폐기(623)는, 제1 롤(1)에 대하여 요구(5)가 분리 상태 또는 접촉 가압 상태인지에 따라 개방 또는 폐쇄로 된다.

다음으로 실시 형태 3의 작용을 설명한다. 또한 도 8과 도 9를 이용하여 설명한 실시 형태 2와 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 3에서는, CPK 섹션(10)에서 웹(6)이 반송된 상태에서, 요구(5)를 제1 롤(1)에 대하여 분리 상태로부터 접촉 가압 상태로, 또한 접촉 가압 상태로부터 분리 상태로 이행하는 일도 행해진다.

상술한 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 요구(5)가 분리된 상태에서는, 제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기(621)에 사용하는 롤 반경을, 참된 롤 반경 r₂와 요구(5)의 두께 δ를 이용하여 {r₂+(δ/2)}로서 설정함으로써, 제1 롤(1)의 주속, 즉, 초속 V_P와 요구(5)의 접촉 대상 부분의 속도 V_ro1을 동등하게 할 수 있다. 분리 상태에서는, 속도 보정 V_Hcmpr가 가산되지 않도록 신호 개폐기(612)가 개방으로 된다. 한편, 접촉 가압 상태에서는, 속도 보정 V_Hcmpr가 가산되고자 신호 개폐기(612)가 폐쇄로 된다. 보정 신호 변화율 제한기(613)는, 분리 상태와 접촉 가압 상태 상호 간에 속도 보정 신호 이행에 시간 경사를 갖게 하여 급변을 억제하는 역할을 담당한다.

제2 롤(2)의 라인 속도 귀환계에 있어서, 분리 상태에서는, 속도 보정 신호 V_Hcmpf가 가산되지 않도록 신호 개폐기(623)가 개방으로 된다. 한편, 접촉 가압 상태에서는, 속도 보정 V_Hcmpf가 가산되고자 신호 개폐기(623)가 폐쇄로 된다. 보정 신호 변화율 제한기(624)는, 분리 상태와 접촉 가압 상태 상호 간에 속도 보정 신호 이행에 시간 경사를 갖게 하여 급변을 억제하는 역할을 담당한다.

이상 설명한 실시 형태 3에 의하면, 실시 형태 2에서의 효과에 더해 이하의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 초속 V_P를 갖고 제1 롤(1)의 면에서 웹(6)의 이면측(6b)을 접촉 반송하고 있는 상태에 있어서, 요구(5)의 분리 상태와 접촉 가압 상태에 대응하여 속도 보정 가산의 유무를 전환함으로써 분리 상태, 접촉 가압 상태 모두, 웹(6)의 표면측(6a)과의 접촉면측 속도 V_ro1을, 조정의 기준값으로 하여 제1 롤(1)의 웹(6)과의 접촉면 속도와 동등하게 제어할 수 있다. 이 때문에, 이 기준값에 기초하여 제2 롤 속도 기준 조정기(606)에 의하여 요구(5)의, 웹(6)과의 접촉면 속도를 원하는 값으로 되도록 제어, 조정할 수 있다.

제2 롤(2)의 라인 속도 귀환계에 있어서도 마찬가지로, 요구(5)의 분리 상태와 접촉 가압 상태에 대응하여 속도 보정 가산의 유무를 전환함으로써 분리 상태, 접촉 가압 상태 모두, 요구(5)의 접촉면측의 라인 속도 귀환 V_Hfbk를 정확히 검출, 파악할 수 있다.

실시 형태 4.

다음으로 실시 형태 4를 설명한다.

실시 형태 4는, 클루팩 장치가 착 상태, 즉, 닙 바(4)의 하강에 수반하여 요구(5)가 제1 롤(1)에 대하여 웹(6)을 물어 접촉 가압하고 있는 상태에서의 속도 보정 계수 K_cmp에 게인 조정 기능을 갖게 한 것이다.

도 12와 도 13은, 이 실시 형태 4에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다. 먼저 구성에 대하여 설명한다. 또한 도 10과 도 11을 이용하여 설명한 실시 형태 3과 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 4를 특징짓는 것은, 1점 쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 실시 형태 4는, 상술한 실시 형태 3에서 설명한 구성에 이 부분이 더해진 것이다.

도 12에 있어서, 보정 신호 연산기(617)의 출력인 속도 보정 계수 K_cmp는 승산기(615)에서, 보정 신호 게인 설정기(616)에서 설정한 게인 G_cmp와 승산되어 속도 기준용 속도 보정 계수 K_cmp(G_adj)로 된다. 속도 기준용 속도 보정 계수 K_cmp(G_adj)란, 승산기(611)에 입력된다.

제2 롤(2)의 라인 속도 귀환계에 있어서는, 실시 형태 3과 마찬가지로, 보정 신호 연산기(617)의 출력인 속도 보정 계수 K_cmp는 게인 승산하지 않고 그대로 승산기(622)에 입력된다.

다음으로 실시 형태 4의 작용을 설명한다.

도 14는, 이 실시 형태 4에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템의 동작을 설명하는 타임 차트도이다. 비교를 위하여 먼저 실시 형태 3에서의 동작을 설명한다.

도 14의 상단은 클루팩 장치의 기계 구성의 상태를 세 경우를 나타낸다. 즉, 도 14의 상단의 좌측은, 제1 롤(1)에 대하여 요구(5)가 분리된 경우를 나타낸다. 도 14의 상단의 중앙은, 제1 롤(1)에 대하여 요구(5)가 접촉한 경우를 나타낸다. 도 14의 상단의 우측은, 제1 롤(1)에 대하여 요구(5)가 가압된 경우를 나타낸다. 도 14의 중단은, 제2 롤(2)의 회전 속도 n2를 시간에 대한 차트도로서 나타낸다. 도 14의 하단은, 제1 롤(1)의 접촉면 주속을 시간에 대한 차트도로서 나타낸다.

제2 롤(2)의 회전 속도 n₂에 관하여, 상술 실시 형태 3에서 설명한 바와 같이 제2 롤(2)의 반경 설정을 {r₂+(δ/2)}로 설정함으로써, 분리의 상태에서는, 요구(5)의 접촉면 주속 V_ro1이 제1 롤(1)의 주속, 즉, 초속 V_P와 동등해지며, 이를 제2 롤(2)의 기준 회전 속도 n_2(s)로서 나타내었다.

다음으로, 닙 바(4)가 하강하여 요구(5)가 제1 롤에 접촉하고, 더 하강하여 요구(5)는 제1 롤에 포위각을 갖고 가압한 상태로 된다. 이 접촉으로부터 가압의 상태에서, 제2 롤(2)의 회전 속도 n₂는, 분리 시의 기준 회전 속도 n_2(S)로부터 접촉 가압 시의 회전 속도 n_2(T)로 이행한다. 이는, 상술 실시 형태 3에서 설명한 속도 보정 V_Hcmpr 가산의 과정에 상당한다. 상술 실시 형태 3에서는, 그 작용에서 설명한 바와 같이, 분리 시의 제2 롤(2)의 회전 속도에 대한 가압 시의 보정량은 {δ/(2×r₁)}(=속도 보정 계수 K_cmp)로 된다. 이때의 요구(5)의 접촉면 주속 V_ro1은, 분리 시와 변화 없이 초속 V_P와 동등하다.

실시 형태 4에서는, 속도 보정 계수 K_cmp={δ/(2×r₁)}에 0 내지 1의 범위의 게인 G_cmp를 곱하여 제2 롤(2)의 속도 기준으로의 속도 보정 계수 K_cmp(G_adj)로 한다. 이 때문에 접촉 시의 보정 가산량이 감소하며, 그 결과로서 제1 롤(1)에 대한 요구(5)의 접촉면 주속은 저하되어 V_ro1(G_adj)로 된다.

또한 제1 롤(1)의 주속, 즉, 초속 V_P에 대한 요구(5)의 접촉면 속도 V_ro1을 전체적으로 증감시키기 위해서는, 제2 롤 속도 기준 조정기(SRH)(606)의 증감 조작으로 행할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태 4에 의하면, 실시 형태 3에서의 효과에 더해 이하의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 속도 제어 시스템(1000)은, 제2 롤(2)로의 속도 보정 게인을 설정하는 설정 수단을 구비한다. 이 때문에, 제1 롤(1)에 대한 요구(5)의 접촉으로부터 가압으로 이행할 때, 보정 계수로의 게인 설정에 대응하여 요구(5)의 접촉면 속도가 감소되는 것이, 웹(6)에 대하여 물리적인 수축 처리를 위한 속도 차 부여로서 작용한다. 그 결과, 게인 G_cmp의 설정, 조정에 의해, 전기 제어적으로 재현성이 있는 동작으로 되어, 안정적인 조업을 기대할 수 있다.

실시 형태 5.

다음으로, 실시 형태 5를 설명한다.

실시 형태 5는, 요구(5)의 두께 δ의 마모 등에 의한 경시적인 변화를 검출하고, 그 결과를 제2 롤(2)의 속도 보정 연산에 반영함으로써 경시적 보정 오차를 보상하는 기능을 구비한다.

도 15와 도 16은, 이 실시 형태 5에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템을 예시하는 블록도이다. 먼저 구성에 대하여 설명한다. 또한 도 12와 도 13을 이용하여 설명한 실시 형태 4과 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 5를 특징짓는 것은, 1점 쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 실시 형태 5는, 상술한 실시 형태 4에서 설명한 구성에 이 부분이 더해진 것이다.

도 15에 있어서, 요구 두께 설정기(619)에서 설정된 요구(5)의 두께 초기 설정 값 δ₀은 요구 두께 변화 보정기(618)에 입력된다. 요구 두께 변화 보정기(618)의 출력은 보정 신호 연산기(617)에 입력된다.

요구(5)의 두께 δ의 검출 방식은 도시하지 않았지만, 기계적인 검출 방법, 레이저 계측을 응용한 검출 방법, 전기적인 검출 방법 등 다양한 방식이 생각된다. 본 실시 형태에서는, 그 두께 검출 방식은 불문한다.

다음으로, 실시 형태 5의 작용을 설명한다.

지금까지 설명한 바와 같이 속도 보정은, 제1 롤(1)의 반경 설정값 r₁과 요구(5)의 두께의 설정값 δ를 이용하여 산출된다. 통상, 롤은 특수한 기능을 의도한 것 이외에는 금속제이다. 이 때문에, 롤에 있어서는, 마모에 의한 경시적인 반경 변화도 극히 미소하다. 이에 비해, 경질 고무 소재인 러버의 요구(5)에 있어서는, 마모도 빨라 경시적인 두께 변화도 크다. 이 때문에, 경시적 변화의 보정 대상으로서 요구(5)의 두께 δ가 생각된다.

여기서는, 요구(5)의 두께 δ의 전기적인 검출 방법의 일례로서, 두 롤의 회전 속도 검출을 이용하는 방법을 나타낸다.

도 16에 도시하는 기계 구성부에 있어서, 제2 롤(2)의 반경을 r₂, 회전 속도 검출값을 n₂, 비구동의 제3 롤(3)의 반경을 r₃, 회전 속도 검출값을 n₃이라 한다.

요구(5)의 두께 방향의 중심선의 속도 V_rc는 직선부, 곡선부에 관계 없이 어디서도 동등하다는 실용적인 가정을 이용하면, (20) 식이 성립한다.

여기서 양 롤의 회전 속도 비를 n₃/n₂=R_n이라 하면 (21) 식이 얻어진다.

(21) 식을 변형하여 두께 δ를 회전 속도비 R_n의 함수로서 나타내면 (22) 식이 얻어진다.

(22) 식에 있어서, r₂, r₃의 경시적 변화는 없는 것으로 하고 두께 δ만이 변화된다고 하자. 신품인 요구(5)의 두께 초기값을 δ₀이라 하고 이때의 양 롤 회전 속도비 R_n0을 계측하여 둠으로써, 회전 속도비 R_n 계측값에 대응하여 요구(5)의 두께 δ가 구해진다.

다음으로 함수 그래프의 예를 설명한다.

도 17은, 이 실시 형태 5에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템에 이용되는 함수 그래프를 나타내는 도면이다.

이와 같은 특성을 함수 테이블로서 준비해 두면, 회전 속도비 R_n의 계측값으로부터 곧바로 요구(5)의 두께 δ가 구해진다. 요구(5)의 두께 δ는, 마모 등에 의한, 시간적으로 완만한 변화이다. 이 때문에, 회전 속도비 R_n 계측에 있어서는, 실용상으로는, 평균화, 저역 통과 필터 등을 통하여 순시 변화 오차를 제거하면 된다.

(21) 식으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 두께 검출 방식은, 이 두 롤의 반경이 상이한 값일 것을 조건으로 한다. 이때, 롤의 반경은 작고 양 롤의 반경비가 큰 편이 요구(5)의 두께 δ를 고정밀도로 계측할 수 있다. 또한 요구(5)의 중심선의 속도와 롤 접촉면 속도의 가정 조건으로부터 보면, 어느 정도 포위각이 큰 편이 바람직하다.

이상은, 요구(5)의 두께의 경시적인 변화를 검출하여 요구(5)의 두께 설정의 초기 설정값 δ₀에 대하여 자동적으로 보정하는 하나의 방식이지만, 이와 같은 요구 두께 변화 보정기(618)를 구비함으로써, 요구 두께 변화 보정기(618)로 오차가 적은 요구(5)의 두께의 설정값 δ가 부여된다.

이상 설명한 실시 형태 5에 의하면, 실시 형태 4에서의 효과에 더해 이하의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 요구(5)의 두께의 경시적인 변화를 검출하여 요구(5)의 두께 초기 설정값 δ₀을 자동적으로 보정한 두께의 설정값 δ를 제2 롤(2)의 속도 보정 연산에 반영함으로써, 요구(5)의 두께의 경시적인 변화에 기인하는 보정 오차를 자동적으로 보상하여, 제2 롤(2)의 회전 속도 기준에 대하여 항시 적정한 보정을 행할 수 있다.

실시 형태 6.

도 18은, 이 실시 형태 6에 있어서의 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템이 적용되는 클루팩 장치의 기계 구성예를 도시하는 측면도(요구 접촉 시)이다. 또한 도 5를 이용하여 설명한 실시 형태 1과 중복되는 부분의 설명은 생략된다.

실시 형태 1 내지 실시 형태 5의 제2 롤(2)은 요구(5)의 내주측을 구동한다. 이에 비해, 실시 형태 6의 제2 롤(2)은 요구(5)의 외주측을 구동한다.

실시 형태 6에 있어서도, 제2 롤(2)의 반경 설정을 {r₂+(δ/2)}로 설정함으로써 설명할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태 6에 의하면, 실시 형태 1 내지 실시 형태 5에서의 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이상, 복수의 실시 형태에 있어서는, 가능한 한 구체적으로 기술하기 위하여 편의상, 중포장용 크라프트지를 초조하는 클루팩 장치를 예시하여 설명하였지만, 초지기, 클루팩 장치에 한정되는 것이 아니며, 웹을, 롤과, 롤로 구동하는, 두께를 갖는 요구로 반송하는 설비에 대하여, 실시 형태 1 내지 실시 형태 6의 속도 제어 시스템(1000)을 적용할 수 있다.

설명의 편의상, 복수의 실시 형태에 있어서는, 구동 롤은 제1 롤(1)과 제2 롤(2)의 2개로 하였지만, 3개 이상의 복수 롤의 구동에 대해서도 실시 형태 1 내지 실시 형태 6의 속도 제어 시스템(1000)을 적용할 수 있다.

또한 이들 신규의 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시될 수 있다. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6의 속도 제어 시스템(1000)의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 예를 들어 설명에 있어서는 롤 직경을 반경으로서 설명하였지만, 직경을 설정하는 방식에서도 마찬가지의 작용과 효과가 얻어진다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템은, 웹에 부여하는 물리적 특성을 원하는 정도로 안정적으로 얻는 시스템에 이용할 수 있다.

1: 제1 롤
2: 제2 롤
3: 제3 롤
4: 닙 바
5: 요구
6: 웹
6a: 표면측
6b: 이면측
10: CPK 섹션
11: 2D 섹션
12: 3D 섹션
101: 제1 롤 구동 전동기
102: 제1 롤 회전 속도 검출기
103: 제1 롤 구동 장치
103a: 속도 제어기
103b: 토크 제어기
103c: 드라이브 변환기
103d: 회전 속도 귀환 규격화 회로
103e: 가산기
201: 제2 롤 구동 전동기
202: 제2 롤 회전 속도 검출기
203: 제2 롤 구동 장치
203a: 속도 제어기
203b: 토크 제어기
203c: 드라이브 변환기
203d: 회전 속도 귀환 규격화 회로
203e: 가산기
203f: 속도 기준 수하 게인
203g: 가산기
302: 제3 롤 회전 속도 검출기
401: 초속 기준 발생기
501: 2D용 드로우 조정기
601: CPK용 드로우 조정기
602: 제1 롤 가감속 제한기
603: 초속/제1 롤 회전 속도 변환기
604: 회전 속도 기준 규격화 회로
605: 제1 롤 반경 설정기
606: 제2 롤 속도 기준 조정기
607: 제2 롤 가감속 제한기
608: 라인 속도/제2 롤 회전 속도 변환기
609: 회전 속도 기준 규격화 회로
610: 제2 롤 반경 설정기
611: 승산기
612: 신호 개폐기
613: 보정 신호 변화율 제한기
614: 가산기
615: 승산기
616: 보정 신호 게인 설정기
617: 보정 신호 연산기
618: 요구 두께 변화 보정기
619: 요구 두께 설정기
620: 제1 롤 회전 속도/초속 변환기
621: 제2 롤 회전 속도/라인 속도 변환기
622: 승산기
623: 신호 개폐기
624: 보정 신호 변화율 제한기
625: 가산기
626: 주속 차 검출기
627: 주속 차 표시기
628: 주속 동조 범위 내 판정 회로
629: 주속 동조 일탈 판정 회로
630: 주속 동조 범위 내 설정기
631: 주속 동조 일탈 설정기
701: 3D용 드로우 조정기
1000: 속도 제어 시스템
1100a: 프로세서
1100b: 메모리
1200: 하드웨어

Claims (5)

1. 웹을 반송하는 제1 롤의 주속 기준과, 상기 제1 롤의 직경과, 루프형 요구를 구동하는 제2 롤의 직경과, 상기 요구의 두께 설정값으로부터, 상기 웹을 물어 상기 제1 롤에 포위각을 갖고 상기 요구를 접촉 가압하였을 때의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도를 연산하는 연산 수단과,
   상기 제1 롤의, 상기 웹과의 접촉면 속도에 대하여, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가 원하는 값으로 되도록 상기 제2 롤의 속도를 제어하는 제어 수단
   을 구비한, 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 롤의 회전 속도 검출값으로부터 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도로 변환하기 위한 보정량을 부여하는 보정 수단
   을 구비한, 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 요구의 분리 시의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도와, 상기 요구에 의한 접촉 가압 시의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도를 전환 이행하여, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가 원하는 값으로 되도록 상기 제2 롤의 속도를 제어하는, 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 롤에 대한 속도 보정 게인을 설정하는 설정 수단
   을 구비하고,
   상기 제어 수단은, 상기 요구의 분리 시의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도와, 상기 요구에 의한 접촉 가압 시의 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도를 전환 이행하여, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가 원하는 값으로 되도록 상기 속도 보정 게인에 따라 상기 제2 롤의 속도를 제어하는, 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어 수단은, 상기 요구의, 상기 웹과의 접촉면 속도가, 상기 요구의 두께의 경시적 변화의 보정을 포함시켜 원하는 값으로 되도록 상기 제2 롤의 속도를 제어하는, 복수 롤 구동의 속도 제어 시스템.

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