JP3734299B2 - ロールコータのニップ圧制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シート状の金属板等にロールにより塗料等を連続的に塗布するロールコータのニップ圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
製鉄メーカ、アルミメーカ、特殊鋼メーカ等において、圧延された金属板の表面に塗装や表面処理を施すために、図3に模式的に示すロールコータ(Roll Coater) が従来から用いられている。この図に示すように、ロールコータは、数本のロールからなり、各ロール間及びロールと金属板間の押付け圧(以下、ニップ圧と呼ぶ)を制御することによって、金属板に塗布する塗料等の膜厚を最適なものとすることができる。なお、金属板の材質,塗料の種類等によって、ロール数やニップ圧は様々であり、ロール間に隙間を設ける場合もある。
【0003】
図4は、従来のロールコータの一例であり、ピックアップロール1、アプリケータロール2、バックアップロール3の3本のロールを回転可能に接触させたものであり、シート状の金属板4をアプリケータロール2とバックアップロール3の間を通して一定速度で送るとともに、ピックアップロール1で受皿5から塗料をすくい上げてアプリケータロール2に均一の厚さに転写し、アプリケータロール2から金属板4に塗布するようにしたものである。この場合、塗膜の厚さは主にピックアップロール1とアプリケータロール2との押圧力で調節でき、押圧力を大きくすれば膜厚は薄くなり、押圧力を小さくすれば膜厚は厚くなる。
【0004】
しかし、図4に示した従来のロールコータでは、溶剤蒸気の雰囲気中で操作員がハンドルを操作して膜厚を調節するため、作業環境が悪く、かつ塗膜の膜厚精度が低い問題点があり、この問題点を解決するために、本願発明の出願人は、先に、膜厚を自動制御できる装置を創案し出願した(「ロールコータにおける塗膜厚制御装置」、特公昭63−45863号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図5は、特公昭63−45863号に基づくロールコータを更に発展させた、6軸を制御するロールコータ(以下、6軸型ロールコータ)の模式図である。この図において、6軸型ロールコータは、図4に示したピックアップロール1とアプリケータロール2の間に更にトランスファロール6を備えると共に、各ロール1,2,6の両端部をそれぞれ駆動する6台(図では片側分を示す)の駆動モータ(ステッピングモータ)7を備えている。場合によってはトランスファーロール6が備えられていないロールコータやトランスファーロール6の位置にピックアップロール、ピックアップロール1の位置にミータリングロールが備えられているロールコータもあるが、以下一括して6軸型ロールコータと呼ぶことにする。この6軸型ロールコータは、膜厚を高精度で自動制御できるため、広く用いられており、例えば、色の異なるカラー鉄板を製造するラインでは、6軸型ロールコータを複数段備え、金属板4の送りを継続したままで、適用する6軸型ロールコータを切り換えるだけで、色の変更ができ、高い生産性を維持できるようになっている。
【0006】
しかし、上述した6軸型ロールコータには、以下のような問題点があった。
▲1▼ 6軸型ロールコータを複数台使用する場合に、制御軸が多軸(例えば、8軸〜24軸程度)となり、各軸の駆動モータ(ステッピングモータ)の台数分の制御回路が必要であり、制御装置が大規模になる。
▲2▼ 最大ニップ圧を加えるのに必要な駆動モータの出力トルクを一定値にして駆動するため、ロール接触位置及びロール後退限において過負荷が作用する場合がある。
▲3▼ トルクセンサによりフィードバック信号として、駆動モータ軸にかかるトルクを取り込む場合、駆動モータの自励振動や機械系の振動,バックラッシュ,メカロス等が電気信号に大きく重畳してしまい、ニップ圧の制御が困難であった。
▲4▼ 駆動モータへの電流を遮断すると、出力トルクが0となり、ロールの位置保持ができなくなる。
【0007】
本発明は、上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の主目的は、制御軸が多軸(例えば、8軸〜24軸程度)の場合でも、小型で安価な制御装置で各軸を制御できるロールコータのニップ圧制御装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、最大ニップ圧を加えるに際して、機械に過負荷が作用せず、ニップ圧を正確に検出でき、かつステッピングモータへの電流を遮断してもロールの位置保持ができるロールコータのニップ圧制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の駆動モータにより複数のニップ圧をそれぞれ制御し、ロールコータのロールを複数台制御するニップ圧制御装置において、ロールコータの各ロールの両端部を駆動する2台の駆動モータを同時に制御できる2軸制御回路と、単一の2軸パルス発振回路と、2軸パルス発振回路で発生したパルス信号を複数のロールコータの各ロールの2台の駆動モータに分配する分配回路とを備え、前記2軸制御回路は、各ロールごとに時間を区切って、前記2軸パルス発振回路と分配回路とを経由して各ロールの2台の駆動モータを時分割制御することで、複数のロールを制御することを特徴とするロールコータのニップ圧制御装置が提供される。
【0009】
上記、本発明の構成によれば、2軸パルス発振回路と駆動モータの駆動装置との間のパルス信号を分配回路により時分割し、2台の駆動モータを同時に制御できる2軸制御回路により複数のロールコータの4台以上の多くの駆動モータを同時に制御することができる。従って、制御軸数が増加しても制御回路を相応には増加させる必要がなく、システムが大規模にならない。また、従来の制御装置に比べてコンパクトで安価にでき、かつ制御性及び信頼性の向上を図ることができる。
【0010】
本発明の好ましい実施形態によれば、ロール位置情報を制御装置が得る前においては、駆動モータの駆動電流を低減し、駆動モータの出力トルクを低下させる。この構成により、ロール接触位置及びロール後退限に到達又は通過する可能性のあるオープン位置決め機能を実施する際、ロールコータの各部に過負荷が作用することがなく、装置の信頼性を高めることができる。
【0011】
また、ニップ圧検出信号を移動平均処理することが好ましい。この移動平均処理を行うことにより、ニップ圧検出信号の機械的外乱及び電気的ノイズによる悪影響を大幅に低減することができる。
【0012】
また、ニップ圧を発生するロールと該ロールを駆動する駆動モータとの間に挟持されたロードセルを備え、該ロードセルにより駆動モータの出力を検出することが好ましい。
上記本発明の構成によれば、ニップ圧を発生するロールと該ロールを駆動するモータとの間に挟持されたロードセルによりモータの出力を直接検出することができ、従来のトルクセンサによるトルク検出に比較して、外乱が少なくニップ圧の制御が容易となる。
【0013】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記モータは、ハイブリットステッピングモータである、ことが好ましい。この構成により、ハイブリットステッピングモータの自己保持機能により、電流を遮断してもロール位置を保持することきができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図1は、本発明によるロールコータの全体構成図である。この図において、ロールコータ10は、複数(この図では片側3台計6台)の駆動モータ、例えばステッピングモータ7により複数(この図では3か所センサ6台)のニップ圧をそれぞれ制御するようになっている。また、ロールコータ10は、ニップ圧を発生するロール1,2,6とこれらのロールを駆動するステッピングモータ7との間に挟持されたロードセル12を備えている。このロードセル12は、ステッピングモータ7の出力軸と同軸上または、ギヤを介した軸上に設置され、ステッピングモータ7の出力をそのまま(等価に)検出するようになっている。この構成により、従来のトルクセンサによるトルク検出に比較して、外乱が少なく主成分(ニップ圧)の制御を容易にすることができる。
【0015】
図1において、ロールコータ10は、更に、複数のステッピングモータ7とステッピングモータ7により駆動される複数のロール1,2,6の全体を支持する支持台14と、支持台14をバックアップロール3に向けて移動させる直動シリンダ16とを備える。この直動シリンダ16は油圧シリンダでも空圧シリンダでもよい。また、後述する制御装置により、被処理材4(金属板)の板継ぎ部の通過時に、直動シリンダ16により支持台14を高速で移動させて、アプリケータロール2とバックアップロール3の間を高速で開閉させるようになっている。この構成により、ステッピングモータ7による金属板溶接点の待機動作に比べて、短時間で待機動作を完了でき、溶接点付近の未塗布長を短くすることができる。
【0016】
また、各ステッピングモータ7には、ハイブリットステッピングモータを用いることが好ましい。ハイブリットステッピングモータは、ロータを直交するNS極それぞれ1対の突起で形成し、ステータに4相又は5相の電磁石を配置したものであり、励磁しない状態でも一定の位置を保持しようとするディテントトルクが大きい特徴がある。従って、ハイブリットステッピングモータを用いることにより、その自己保持機能により、電流を遮断してもロール位置を保持することきができる。
【0017】
図2は、本発明によるロールコータのニップ圧制御装置20の全体構成図である。この図に示すように、ニップ圧制御装置20は、複数(この図では6台)のステッピングモータ7により複数(この図では3ヶ所)のニップ圧をそれぞれ制御するロールコータ10のロールを複数台制御する制御装置であり、ロールコータ10の各ロールの両端部を駆動する2台のステッピングモータ7を同時に制御できる2軸制御回路22と、単一の2軸パルス発振回路24と、パルス発振回路24で発生したパルス信号を複数のロールコータ10の各ロールの2台のステッピングモータ7に分配する分配回路26と、を備えている。なお、この図で12aはロードセル12用のアンプである。
【0018】
図1,図2を用いて、ピックアップロール1,アプリケータロール2,トランスファーロール6の3つのロールの時分割制御を例にして詳述する。ピックアップロール用ロードセルを12−11,12−12、ピックアップロール用ステッピングモータを7−11,7−12、アプリケータロール用ロードセルを12−21,12−22、アプリケータロール用ステッピングモータを7−21,7−22、トランスファーロール用ロードセルを12−31,12−32、トランスファーロール用ステッピングモータを7−31,7−32としたとき、ニップ圧制御の設定値は、例えば上位CPUからの信号によって各ロール毎に決定される。ロジック制御部22aでは、ニップ圧制御や塗装開始時、塗装終了時あるいは継ぎ目通過時等の定寸送りなどの動作ロジックの制御を3ロール分制御し、演算制御部22bでは、ロジック制御部22aで決定したニップ圧設定値や定寸送り時の動作量などを3ロール分演算する。
【0019】
次に、圧力・位置制御回路22cでは、演算制御部22bからのニップ圧設定値や動作量指令をピックアップロール1,アプリケータロール2,トランスファーロール6の3ロール分順番に受信し、上記3ロールを順に制御する。
例えば、▲1▼まず、ピックアップロール1のニップ圧設定値を受信し、同時にピックアップロール用ロードセル12−11,12−12からのニップ圧測定値と比較し、その結果によって、パルス発振回路24、分配回路26を経由して、ピックアップロール用ステッピングモータ7−11,7−12を動作させ、▲2▼ついで、アプリケータロール2のニップ圧設定値を受信し、同時にアプリケータロール用ロードセル12−21,12−22からのニップ圧測定値と比較し、その結果によって、パルス発信回路24、分配回路26を経由して、アプリケータロール用ステッピングモータ7−21,7−22を動作させ、▲3▼ついで、トランスファーロール6のニップ圧設定値を受信し、同時にトランスファーロール用ロードセル12−31,12−32からのニップ圧測定値と比較し、その結果によって、パルス発振回路24、分配回路26を経由して、トランスファーロール用ステッピングモータ7−31,7−32を動作させることによって、ピックアップロール1,アプリケータロール2,トランスファーロール6の一連の制御を順番に実施する。さらにトランスファーロール6の動作が終了すれば、再びピックアップロール1の動作に移行する。
【0020】
このように、一つの圧力・位置制御回路22cおよび2軸パルス発振回路24を使用時間を区切って、つまり時間を分割することによって多数のロールを制御する方式を採用しており、これを時分割制御と称している。この構成により、2軸パルス発振回路24とステッピングモータ7のドライバ7aとの間のパルス信号を分配回路26により時分割し、2台のステッピングモータ7を同時に制御できる2軸制御回路22により複数のロールコータ10のステッピングモータ7を時分割により制御することができる。従って、制御軸数が増加しても制御回路を相応に増加させる必要がなく、システムが大規模にならない。また、従来の制御装置に比べてコンパクトで安価にでき、かつ制御性及び信頼性の向上を図ることができる。
【0021】
ニップ圧制御装置20による時分割制御の分割割合は、定常時にはロールコータの性能をより大きく左右するロールの分割範囲を大きくとった所定の定常時用分割割合であるが、▲1▼継目接近から塗布開始後の一定時間後まではアプリケータロール以外のロールのニップ圧の変化はほとんどないが、アプリケータロールのニップ圧は大きく変化し、かつ板厚みの変化の影響も受けるため、アプリケータロールの制御状態を早期に安定させるために、アプリケータロールへの分割割合を大きくし、▲2▼同時に設定値(ニップ圧)の変更時は設定値の変更されたロールの制御状態を早期に安定させるために、設定値の変更されたロールへの分割割合を大きくし、▲3▼定寸移動時はロールコータの操業中ではないため他のロールへの制御は中断し、監視のみ行い、定寸移動対象ロールを集中的に動作させることにより、定寸移動等を円滑に終了させることを目的として定寸移動対象ロールへの分割割合を大きくし、という具合に制御の必要性に応じて分割割合を自動調整し、時分割対象各ロールの制御・監視を常時適切に行いつつ、特に早急に動作させる必要のある特定のロールに対しては、早期に必要に応じて時分割割合を大きくし、常にロールコータのニップ圧制御を円滑に行うことができるようになっている。
【0022】
更にニップ圧制御装置20は、ロール位置情報を制御装置が得る前においては、ステッピングモータの駆動電流を低減し、ステッピングモータの出力トルクを低下させるようになっている。この構成により、ロール接触位置及びロール後退限において、ロールコータの各部に過負荷が作用することがなく、装置の信頼性を高めることができる。
【0023】
また、ニップ圧制御装置20により、ロードセル12からのニップ圧検出信号を移動平均処理する。この構成により、ロードセル12によりステッピングモータ7の出力をそのまま(等価に)検出するとともに、移動平均処理により、ニップ圧検出信号の機械的外乱及び電気的ノイズによる悪影響を大幅に低減することができる。
【0024】
図2において、2軸制御回路22は、ロジック制御部22a、演算制御部22b、圧力・位置制御回路22c、等からなり、ロジック制御部22aは更に上位CPUとメンテナンスパソコンに連結されている。
この構成により、制御ロジックやアルゴリズム,シーケンス等のソフト面でも多くの軸分の機能を共通化・集約化することができる。また、上位CPU等との通信をシリアル回線にて一括伝送したり、1つの画面入力表示装置により全体を操作することができ、製鉄プラント,製造ラインにおいて広範囲の運転や状況監視が集中管理できる。
【0025】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】
上述したように、本発明のロールコータのニップ圧制御装置は、制御軸が多軸(例えば、8軸〜24軸程度)の場合でも、小型で安価な制御装置で各軸を制御でき、最大ニップ圧を加える際して、機械に過負荷が作用せず、ニップ圧を正確に検出でき、かつステッピングモータへの電流を遮断してもロールの位置保持ができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるロールコータの全体構成図である。
【図2】本発明によるロールコータのニップ圧制御装置の全体構成図である。
【図3】従来のロールコータの模式図である。
【図4】従来のロールコータの一例を示す構成図である。
【図5】従来の6軸型ロールコータの模式図である。
【符号の説明】
1 ピックアップロール
2 アプリケータロール
3 バックアップロール
4 金属板(被処理材)
5 受皿
6 トランスファロール
7 ステッピングモータ
7a ドライバ
10 ロールコータ
12 ロードセル
12a アンプ
14 支持台
16 直動シリンダ
20 ニップ圧制御装置
22 2軸制御回路
22a ロジック制御部
22b 演算制御部
22c 圧力・位置制御回路
24 パルス発振回路
26 分配回路
Claims (5)
- 複数の駆動モータにより複数のニップ圧をそれぞれ制御し、ロールコータのロールを複数台制御するニップ圧制御装置において、
ロールコータの各ロールの両端部を駆動する2台の駆動モータを同時に制御できる2軸制御回路と、単一の2軸パルス発振回路と、2軸パルス発振回路で発生したパルス信号を複数のロールコータの各ロールの2台の駆動モータに分配する分配回路とを備え、
前記2軸制御回路は、各ロールごとに時間を区切って、前記2軸パルス発振回路と分配回路とを経由して各ロールの2台の駆動モータを時分割制御することで、複数のロールを制御することを特徴とするロールコータのニップ圧制御装置。 - ロール位置情報を制御装置が得る前においては、駆動モータの駆動電流を低減し、駆動モータの出力トルクを低下させることを特徴とする請求項1に記載のロールコータのニップ圧制御装置。
- ニップ圧検出信号を移動平均処理することを特徴とする請求項1に記載のロールコータのニップ圧制御装置。
- ニップ圧を発生するロールと該ロールを駆動する駆動モータとの間に挟持されたロードセルを備え、該ロードセルにより駆動モータの出力を検出することを特徴とする請求項1又は2のロールコータのニップ圧制御装置。
- 前記駆動モータは、ハイブリットステッピングモータであることを特徴とする請求項1,2,3に記載のロールコータのニップ圧制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04866996A JP3734299B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ロールコータのニップ圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04866996A JP3734299B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ロールコータのニップ圧制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09239303A JPH09239303A (ja) | 1997-09-16 |
JP3734299B2 true JP3734299B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=12809747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04866996A Expired - Lifetime JP3734299B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | ロールコータのニップ圧制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3734299B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-06 JP JP04866996A patent/JP3734299B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH09239303A (ja) | 1997-09-16 |
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