JPH06144666A - リワインダ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、オペレータによる張力調整の操作を
必要とせずに張力を一定に保つことができ、作業効率及
び製品の品質を向上させる。 【構成】シート材(1) の種類に応じた巻き上げの際の張
力に基づいて張力分トルク算出器(45)により張力分トル
クＴｔを求め、これと共に巻上りコイルの径Ｄに基づい
て巻上りコイルの加減速トルクＴｃを巻上りコイル加減
速トルク算出器(46)により求め、これら張力分トルクＴ
ｔ及び加減速トルクＴｃを、ドラム１１の加減速トルク
Ｔｄ及びメカロス分トルクＴｍに加算して基準トルク信
号Ｔａとして電動機制御装置３０に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンワインダから巻き
戻されるシート材を巻取コイルに送ってコイル状に巻き
上げるリワインダ装置に係わり、特に巻取コイル等を回
転させるための電動機を制御するリワインダ制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はリワインダ装置の構成図である。
シート材１が巻かれたアンワインダ２には電動機３の回
転軸が連結されている。このアンワインダ２から巻き戻
されたシート材１は、各フリーロール４〜８の間を通っ
て巻取コイル９又は１０に送られる。これら巻取コイル
９又は１０は、ドラム１１に対して接触し、ドラム１１
の駆動により回転するものとなっている。なお、このド
ラム１１には電動機１２の回転軸が連結されている。従
って、ドラム１１の回転によりシート材１が搬送され、
巻取コイル９又は１０にコイル状に巻き上げられる。

【０００３】ところで、かかるリワインダ装置のアンワ
インダ２側の電動機３に対しては、トルク制御が行われ
ている。このトルク制御は、シート材１の張力を一定に
保つための張力分トルク、加減速時に必要とされる加減
速トルク及び機械的ロス分（以下、メカロス分と称す
る）を合計したものを基準トルクとして用いている。

【０００４】一方、ドラム１１側の電動機１２に対して
は、速度基準信号Ｖが与えられて速度制御が行われてい
る。図４はかかる速度制御による電動機制御装置の構成
図である。電動機１２には速度検出器１３が設けられ、
この速度検出器１３からフィードバックされる速度に応
じた信号Ｖfbと速度基準信号Ｖとが偏差器１４に送ら
れ、その偏差信号（速度偏差）が速度制御アンプ１５に
送られる。そして、この速度制御アンプ１５の出力信号
と基準トルク信号Ｔａとが加算器１６により加算されて
電流制御アンプ１７に送られ、このアンプ１７の出力信
号が電動機１２に供給されることにより、電動機１２は
駆動するものとなっている。なお、基準トルク信号Ｔａ
は、ドラム１２の加減速トルク及びメカロス分トルクと
を加算したものとなっている。

【０００５】しかしながら、上記制御装置では、電動機
３に対するトルク制御に対し、電動機１２の速度制御で
は、速度制御アンプ１５による一次遅れが生じる。この
一次遅れは、ドラム１１とアンワインダ２との間に時間
的な差が生じさせることになる。この遅れをなくすため
に、電動機３のトルク制御で用いる加減速トルクを、一
次遅れの分だけ遅らすことが行われている。

【０００６】ところが、巻取コイル９、１０にシート材
１が巻上げられてその径が大きくなり、これが負荷変動
として作用する。この負荷変動が生じるため、ドラム１
１とアンワインダ２との時間的なずれは変化してしま
う。このため、シート材１に加わる張力の変動が引き起
こされている。

【０００７】従って、この張力の変動をなくすために、
オペレータは操作ディスクに取り付けられた張力メータ
を見ながら張力設定器を調整し、シート材１の張力を一
定に保っている。

【０００８】しかしながら、この張力の調整では、オペ
レータの操作に熟練を必要とし、かつ操作ディスクに張
り付いていなければならない。このため、操業効率のロ
ス、又調整を誤った場合には、巻取コイル９、１０の巻
上げられたシード材１にしわが生じ、製品の品質を低下
させていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように速度制御
の一次遅れをなくそうとしても、シート材１の巻上げに
よの径の変化から負荷変動が生じ、ドラム１１とアンワ
インダ２との時間的なずれが変化してしまう。このた
め、シート材１に加わる張力変動が起き、これをなくす
ためにオペレータが張力設定器により調整している。し
かし、操作に熟練を必要とし、かつ操作ディスクに張り
付いていなければならず、誤操作も生じる。

【００１０】そこで本発明は、オペレータによる張力調
整の操作を必要とせずに張力を一定に保つことができ、
作業効率及び製品の品質を向上できるリワインダ制御装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、アンワインダ
から巻き戻されるシート材を巻取コイルに送ってコイル
状に巻き上げるリワインダ装置に対し、アンワインダを
駆動する電動機をトルク制御するとともに、巻取コイル
を回転させるドラムの電動機を、速度基準信号、ドラム
の加減速トルク及び機械的ロス分のトルクに基づいて速
度制御するリワインダ制御装置において、

【００１２】少なくともシート材の種類に応じた巻き上
げの際の張力に基づいて張力分のトルクを求める張力分
トルク算出手段と、少なくとも巻上りコイルの径に基づ
いて巻上りコイルの加減速トルクを算出する加減速トル
ク算出手段とを備えて上記目的を達成しようとするリワ
インダ制御装置である。

【００１３】

【作用】このような手段を備えたことにより、少なくと
もシート材の種類に応じた巻き上げの際の張力に基づい
て張力分トルク算出手段により張力分トルクを求め、こ
れと共に、少なくとも巻上りコイルの径に基づいて加減
速トルク算出手段により巻上りコイルの加減速トルクを
求める。そして、これら張力分トルク及び加減速トルク
は、ドラムの加減速トルク及び機械的ロス分トルクに加
算され、この加算値が基準トルクとして速度制御に与え
られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図３及び図４と同一部分には同一
符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００１５】図１はリワインダ制御装置の構成図であ
る。電動機３はトルク制御装置２０により駆動制御され
ている。このトルク制御装置２０は、シート材１の張力
を一定に保つための張力分トルク、加減速時に必要とさ
れる加減速トルク及びメカロス分トルクを合計したもの
を基準トルクとして用いている。

【００１６】一方、電動機１２は電動機制御装置３０に
より駆動制御され、かつこの電動機制御装置３０にトル
ク算出装置４０から速度基準信号Ｖ及び基準トルクＴａ
が与えられるようになっている。このうち、電動機制御
装置３０は、電動機１２を速度制御するもので、その構
成は図４に示す制御装置と同一である。次にトルク算出
装置４０について図２に示す構成図を参照して説明す
る。

【００１７】速度基準発生器４１から出力された速度基
準信号Ｖは、電動機制御装置３０に送られると共に加減
速度算出器４２、メカロス分トルク算出器４３に送られ
ている。このうち加減速度算出器４２は、速度基準信号
Ｖから加減速度ｄＶ／ｄｔ［ｍｐｍ／sec ］を求め、こ
れをドラム加減速トルク算出器４４に送る機能を有して
いる。

【００１８】このドラム加減速トルク算出器４４は、ド
ラム１１の単体で運転した際の、ある加減速度における
トルクを予め測定して設定しておき、加減速度算出器４
２からの加減速度ｄＶ／ｄｔにより現在必要とされるド
ラム加減速トルクＴｄを求める機能を有している。

【００１９】又、メカロス分トルク算出器４３は、ドラ
ム１１の単体で運転した際に、一定間隔の速度基準信号
Ｖに対するメカロスを予め測定して設定しておき、速度
基準発生器４１からの速度基準信号Ｖにより現在必要と
されるメカロス分トルクＴｍを求める機能を有してい
る。さらに、張力分トルク算出器４５及び巻上りコイル
加減速トルク算出器４６が設けられている。

【００２０】このうち張力分トルク算出器４５は、シー
ト材１に加わる張力分トルクＴｔを求めるもので、張力
設定器４７から設定張力値Ｓが入力されるとともにシー
ト幅設定器４８からシート幅Ｗが入力されている。

【００２１】なお、シート材１は、種類により巻き上げ
る際の張力、その幅、巻取コイル９、１０に巻上げる密
度がそれぞれ異なるため、そのうちの張力値Ｓ及びシー
ト幅Ｗが、オペレータの操作によってこれら張力設定器
４７及びシート幅設定器４８に設定される。

【００２２】具体的に、張力分トルク算出器４５は、こ
れら設定張力値Ｓ［ｋｇ／ｍ］、シート幅Ｗ［ｍ］及び
ドラム１１の直径Ｄｄ［ｍ］により張力分トルクＴｔ
［ｋｇ−ｍ］、すなわち、 Ｔｔ＝Ｓ・Ｗ・Ｄｄ／２ …(1) を算出する機能を有している。なお、ドラム１１の直径
Ｄｄは、予め固定値として設定されている。

【００２３】又、巻上りコイル加減速トルク算出器４６
は、巻上りコイル加減速トルクＴｃ［ｋｇ−ｍ］を算出
するもので、密度設定器４９からシート材１の巻上げ密
度Ｍ［ｇ／ｍ］が入力するとともに巻上コイル径検出器
５０により検出された巻取コイル９、１０に巻き上るシ
ート材１のコイルの径Ｄ［ｍ］が入力している。

【００２４】この巻上りコイル加減速トルク算出器４６
は、先ず、巻取コイル９、１０の慣性モーメントＧＤ²
を求める。この慣性モーメントＧＤ² は、巻取コイル
９、１０に巻き上るシート材１のコイルの径をＤ［ｍ］
とすると、 ＧＤ² ＝π・Ｗ・Ｍ・Ｄ⁴ ／８ …(2) により求められる。次に、電動機１２の定格回転数Ｎ
［ｒｐｍ］、最高速度Ｖmax ［ｍｐｍ］により、巻上り
コイル加減速トルクＴｃ、 Ｔｃ＝ＧＤ² ・Ｎ／３７５×｛Ｖmax ÷（ｄＶ／ｄｔ）｝ …(3) を算出するものとなっている。

【００２５】又、これらトルク算出器４３〜４６から出
力される各トルクは、各加算器５１〜５３により加算さ
れ、基準トルクＴａとして電動機制御装置３０に与えら
れている。すなわち、基準トルクＴａ［ｋｇ−ｍ］は、 Ｔａ＝Ｔｄ＋Ｔｍ＋Ｔｔ＋Ｔｃ …(4) として表される。次に上記の如く構成された装置の作用
について説明する。

【００２６】トルク制御装置２０は、シート材１の張力
を一定に保つための張力分トルク、加減速時に必要とさ
れる加減速トルク及びメカロス分トルクを合計したもの
を基準トルクとして電動機３を駆動制御する。

【００２７】一方、トルク算出装置４０の速度基準発生
器４１は、速度基準信号Ｖを電動機制御装置３０に送る
とともに加減速度算出器４２及びメカロス分トルク算出
器４３に送る。このうち、加減速度算出器４２は、速度
基準信号Ｖから加減速度ｄＶ／ｄｔを算出してドラム加
減速トルク算出器４４及び巻上げコイル加減速トルク算
出器４６に送る。

【００２８】ここで、ドラム加減速トルク算出器４４
は、加減速度ｄＶ／ｄｔを受けて予め設定されたドラム
１１の単体で運転した際の加減速度から現在必要とされ
るドラム加減速トルクＴｄを求める。

【００２９】これと共にメカロス分トルク算出器４３
は、速度基準信号Ｖを受けて予め設定されたドラム１１
の単体で運転した際のメカロスから現在必要とされるメ
カロス分トルクＴｍを求める。

【００３０】又、張力設定器４７には、シート材１の種
類に応じた張力Ｓが設定されるとともに、シート幅設定
器４８にはそのシート材１のシート幅Ｗ、密度設定器４
９にはコイル上に巻き上げるシート材１の密度Ｍが設定
される。

【００３１】さらに、巻上コイル径検出器５０は、巻取
コイル９、１０に巻上げられるシート材１によるコイル
径を検出してそのコイル径Ｄを出力する。なお、このコ
イル径Ｄは、巻き上げと共に次第に大きくなる。

【００３２】これにより、張力分トルク算出器４５は、
設定張力値Ｓ、シート幅Ｗ及びドラム１１の直径Ｄｄに
より張力分トルクＴｔを上記式(1) を算出することによ
って求める。

【００３３】又、巻上りコイル加減速トルク算出器４６
は、加減速度ｄＶ／ｄｔ、シート幅Ｗ、密度設定器４９
から巻上げ密度Ｍ、巻上コイル径検出器５０からコイル
の径Ｄを入力し、先ず、上記式(2) から慣性モーメント
ＧＤ² を算出する。次に、電動機１２の定格回転数Ｎ、
最高速度Ｖmax から上記式(3) を演算して巻上りコイル
加減速トルクＴｃを算出する。

【００３４】このように各トルクＴｄ、Ｔｍ、Ｔｔ、Ｔ
ｃが算出されると、これらトルクは、各加算器５１〜５
３により加算され、基準トルク信号Ｔａとして電動機制
御装置３０に与えられる。

【００３５】従って、電動機制御装置３０では、図４に
示すように電動機１２の速度が速度検出器１３により検
出されてフィードバック信号Ｖfbとして偏差器１４に送
られ、ここで速度基準信号Ｖとの速度偏差が求められて
速度制御アンプ１５に送られる。又、この速度制御アン
プ１５の出力信号と上記基準トルク信号Ｔａとが加算器
１６により加算されて電流制御アンプ１７に送られ、こ
のアンプ１７の出力信号が電動機１２に供給され、こに
より電動機１２は駆動する。

【００３６】この結果、基準トルク信号Ｔａが実際に必
要とされるトルクに合っていれば、速度偏差はなくな
り、応答による遅れはなくなる。たとえ、基準トルク信
号Ｔａが実際に必要とされるトルクに合わず、速度偏差
が生じた場合でも、その速度偏差により速度制御アンプ
１５からその偏差に応じた出力が電流制御アンプ１７に
与えられるので、直ぐに速度偏差はなくなる。この場
合、応答遅れを生じるが、この応答遅れは、速度制御の
みの応答遅れと比較すれば、非常に少ない僅かな遅れで
あり、シート材１の張力変動を極力小さく抑えることが
できる。

【００３７】このように上記一実施例においては、シー
ト材１の種類に応じた巻き上げの際の張力に基づいて張
力分トルクＴｔを求めると共に、巻上りコイルの径Ｄに
基づいて巻上りコイルの加減速トルクＴｃを求め、これ
ら張力分トルクＴｔ及び加減速トルクＴｃを、ドラム１
１の加減速トルクＴｄ及びメカロス分トルクＴｍに加算
して基準トルク信号Ｔａとして電動機制御装置３０に与
えるようにしたので、シート材１の巻き上げの際の張力
及びシート材１の巻き上げコイル径Ｄの変化に応じて基
準トルクＴａを変えることができ、オペレータによる張
力調整の操作を必要とせずに自動的に最適な張力に保つ
ことができる。これにより、シート材１にしわが発生す
ることがなくなり、製品の品質を向上でき、さらには作
業効率を向上できる。

【００３８】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変更してもよ
い。例えば、ドラム１１に対して２つの巻取コイル９、
１０を設けているが、この巻取コイルは複数ドラム１１
に対して設けてもよいし、１つでもよい。又、複数の巻
取コイルを設けた場合、シート材１をその長さ方向に複
数に切断分割して各巻取コイルに対して同時に巻き上げ
るようにしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、オ
ペレータによる張力調整の操作を必要とせずに張力を一
定に保つことができ、作業効率及び製品の品質を向上で
きるリワインダ制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるリワインダ制御装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】同装置におけるトルク算出装置の具体的な構成
図。

【図３】リワインダ装置の構成図。

【図４】同装置に用いる電動機制御装置の構成図。

【符号の説明】

１…シート材、２…アンワインダ、３…電動機、４〜８
…フリーロール、９，１０…巻取コイル、１１…ドラ
ム、１２…電動機、２０…トルク制御装置、３０…電動
機制御装置、４０…トルク算出装置、４１…速度基準発
生器、４２…加減速度算出器、４３…メカロス分トルク
算出器、４４…ドラム加減速トルク算出器、４５…張力
分トルク算出器、４６…巻上りコイル加減速トルク算出
器、４７…張力設定器、４８…シート幅設定器、４９…
密度設定器、５０…巻上コイル径検出器、５１〜５３…
加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンワインダから巻き戻されるシート材
   を巻取コイルに送ってコイル状に巻き上げるリワインダ
   装置に対し、前記アンワインダを駆動する電動機をトル
   ク制御するとともに、前記巻取コイルを回転させるドラ
   ムの電動機を、速度基準信号、前記ドラムの加減速トル
   ク及び機械的ロス分のトルクに基づいて速度制御するリ
   ワインダ制御装置において、 少なくとも前記シート材の種類に応じた巻き上げの際の
   張力に基づいて張力分のトルクを求める張力分トルク算
   出手段と、少なくとも前記巻上りコイルの径に基づいて
   巻上りコイルの加減速トルクを算出する加減速トルク算
   出手段とを備え、これら張力分トルク及び加減速トルク
   を前記ドラムの加減速トルク及び機械的ロス分トルクに
   加算し、この加算値を基準トルクとして前記速度制御に
   与えることを特徴とするリワインダ制御装置。