JP4048395B2 - 走行シート張力計測装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を計測する走行シート張力計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、走行シート張力計測装置には、帯状シートの張力によって張力検出ローラに生ずる荷重を荷重測定器で電気信号に変えることにより、帯状シートの張力を計測するものがある。張力検出ローラは、帯状シートの走行経路中の前後する二つの案内ローラ間に設け、二つの案内ローラに対して、その張力検出ローラの外周を所定の角度だけ帯状シートが巻掛けて走行するように配置する。そして張力検出ローラ及び二つの案内ローラを、互いの位置関係が変わらないように共通の機枠の固定位置に各々を保持する。
【0003】
荷重測定器は、張力検出ローラの両端軸部を保持する軸受と機枠との間に設けてあり、荷重により生ずる起歪体の変位又は歪みを、差動変圧器あるいは歪みゲージ等で電気信号に変える。この荷重測定器では、起歪体の機械的強度、荷重と検出信号との直線性等に関係して、検出可能な最大荷重が決定される。そのため、従来のシート張力検出装置では、荷重測定器を、その検出可能な最大荷重が走行経路における帯状シートの最大張力に適合するように選定する。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、最近では、シート巻取装置、スリッター等の処理装置一台で処理する帯状シートの厚みや種類が多様化しており、処理装置の帯状シート走行経路における最大張力は、帯状シートの厚みや材質によって異なる。しかも帯状シートの処理中、その処理を適性に行うための張力が常に一定であるとは限らず、巻取装置のように張力が漸減するように制御する場合もある。そこで、荷重測定器は、処理装置において処理する各種帯状シートのうちで、最も大きい張力を必要とする帯状シートの張力計測に適したものを選定することになる。しかし、このように選定した荷重測定器を備えるシート張力計測装置では、次のような問題を生ずる。
【0005】
即ち、荷重検出器の検出精度は、普通、荷重の小さい領域では荷重と検出値との直線性が悪くなるため、帯状シートが、低張力で走行させる必要があるものであるとき、張力の計測精度が悪くなり、それによって張力制御が不安定になり、帯状シートの処理に悪影響を及ぼしたり帯状シートの走行不良が生じたりする。
【0006】
そこで、本発明は、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を、低張力から高張力まで広範囲にわたり、正確かつ容易に計測できるシート張力計測装置を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、帯状シートの走行経路に設けた、荷重測定器を備える張力検出ローラと、該張力検出ローラに隣り合う、帯状シートの案内ローラと、前記張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度を変えるための、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの位置変更機構と、前記荷重測定器から荷重の計測信号を時々刻々受けると共に、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力され、その案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置と前記荷重測定器による荷重の計測値とに基づき、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力を時々刻々演算し、その演算張力に応じた計測信号を出力する計測値補正回路とを備え、前記荷重測定器は、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力により張力検出ローラに加わる荷重を計測してその計測信号を出力し、前記計測値補正回路は、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置から、前記荷重測定器で計測される荷重に対する前記帯状シートの張力の比の値を演算し、その比の値の逆数と、前記荷重測定器で計測した荷重との積を演算することにより、前記帯状シートの張力を演算することを特徴とする。前記計測値補正回路は、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を設定するための設定部を持ち、該設定部から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力されるものでもよい。また、前記位置変更機構により案内ローラ又は張力検出ローラの位置を変えたとき、その位置を作業者が設定しなくて済むようにするには、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの現在位置を検出する位置検出装置を備え、前記計測値補正回路は、前記位置検出装置から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を入力されるものがよい。更に、案内ローラ又は張力検出ローラの移動作業の省力化と精度向上のために、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラを、設定した目標位置に付けるための位置制御装置を備え、該位置制御装置は、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの目標位置を設定する設定部からの基準入力と前記位置検出装置からの検出信号を比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して前記位置変更機構を操作するものとし、前記計測値補正回路は、前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を前記位置検出装置から入力される代わりに、前記位置制御装置の設定部から設定信号を入力されるものがよい。
【0008】
本発明では、位置変更機構によって案内ローラ又は張力検出ローラの位置を変えることにより、張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度が変わり、それによって、張力検出ローラに加わる荷重が変化するので、荷重測定器で計測される荷重と、帯状シート張力との比の値を変えることができる。それゆえ、帯状シートの厚みや材質等に応じて張力が多様に変わっても、その帯状シートから張力検出ローラに加わる荷重の大きさを、荷重測定器において精度良く計測できる領域のものに容易に変えることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1において、走行シート張力計測装置は、帯状シートSの走行経路に設けた、荷重測定器1を備える張力検出ローラ2と、張力検出ローラ2に隣り合う、帯状シートSの案内ローラ3と、張力検出ローラ2への帯状シートSの巻掛け角度を変えるための、案内ローラ3の位置変更機構4と、荷重測定器1で計測した計測信号を帯状シートSの実際の張力に対応するように、案内ローラ3の位置に応じて補正する計測値補正回路5とを備えている。帯状シートSは、固定位置に設けた案内ローラ6、張力検出ローラ2を経て案内ローラ3に至り、案内ローラ3から更に下流へ走行する。
【0010】
荷重測定器1は、図示しない起歪体及び差動変圧器を備える公知のものであり、張力検出ローラ2の両端の軸部2aを保持する軸受7を持ち、帯状シートの張力によって張力検出ローラ2に下向きに加わる荷重を電気信号に変え、それを計測信号として出力することができる。
【0011】
位置変更機構4は、案内ローラ3の軸受部8を案内するレール9と、軸受部8に螺合したネジ棒10とからなり、ネジ棒10を適宜正回転又は逆回転させることにより、軸受部8をレール9に沿って所要位置に移動させ、その位置に案内ローラ3を固く保持することができる。また省力化するために、ネジ棒10を回転駆動するモータ11を有している。このモータ11は、その制御器12に備えた操作部13を操作することにより、必要なときに正転、逆転駆動することができる。また位置変更機構4は、案内ローラ3の位置を検出するための位置検出装置14を備えている。この位置検出装置14は、ネジ棒10が一定の微小角度を回転する度にパルス信号を発生させ、そのパルス信号を計数することにより位置を検出する公知のものであり、位置検出装置14による検出信号は表示装置15に入力され、表示装置15により案内ローラ3の現在位置hが表示される。
【0012】
計測値補正回路5は、デジタル式又はアナログ式のコンピュータで構成され、案内ローラ3の現在位置hを設定するための設定部16を持つ。そして荷重測定器1から荷重の計測信号を時々刻々受け、設定部16から入力された案内ローラ3の現在位置hと、荷重測定器1による荷重の計測値Fとに基づき帯状シートSの張力Tを時々刻々演算し、その演算張力Tに応じた計測信号を出力する。そして出力された計測信号は、フィードバック信号又は表示用信号として帯状シートSの張力を制御すための図示しない張力制御装置又は張力表示器に入力される。
【0013】
図2に示すように、荷重測定器1は張力検出ローラ2の両端部に設け、所定間隔で固設した左右の機枠17上にブラケット17aを介して取り付けてある。レール9は左右の機枠17の内側面にそれぞれ対向させて固着し、ネジ棒10は、左右の軸受部8毎に設け、それぞれを、伝動軸18で連結した二つのマイタギア19に個々に接合し、軸受部8はレール9にスライド可能に装着し、モータ11は一方のマイタギア19に接合してあるので、モータ11を作動させると左右のネジ棒10が同期回転し、案内ローラ3は平行移動する。
【0014】
図3は帯状シートSの張力と荷重測定器が検出する荷重との関係を示すベクトル線図である。図1の案内ローラ3が実線で示す位置にある場合、張力検出ローラ2には、実線で示すように帯状シートの張力Tcにより、その合力として荷重B1が加わり、図1の荷重測定器1は、荷重B1の荷重検出方向の成分F1を検出し、図1の位置検出器14は位置h1を検出する。また図1の案内ローラ3が鎖線で示す位置にある場合、張力検出ローラ2には、鎖線で示すように張力Tcにより、その合力として荷重B2が加わり、図1の荷重測定器1は、荷重B2の荷重検出方向の成分F2を検出し、図1の位置検出器14は位置h2を検出する。
【0015】
図1において、帯状シートSの張力を一定値Tcに保持したとき、案内ローラ3の位置hと荷重測定器1により計測された荷重Fとの間には、図4の線図に示すような一定の関数関係が成り立つ。図4の横軸は案内ローラ3の位置h、縦軸は荷重測定器1で計測される荷重Fに対応している。また、案内ローラ3の位置h、計測された荷重F、及び帯状シートSの張力Tとの間には、計測された荷重Fを独立変数とし、案内ローラ3の位置hを助変数とし、帯状シートSの張力Tを従属変数とする、図5の線図に示すような一定の関数関係が成り立つ。図5の横軸は荷重測定器1で計測される荷重F、横軸は張力に対応している。そして帯状シートSの張力を一定に保持したとき、案内ローラ3の位置hが決まれば、その案内ローラ3の位置hに基づき、帯状シートSの張力検出ローラ2への巻掛け角度を計算することができ、その巻掛け角に基づき、荷重測定器1で検出される荷重F対張力Tの比の値(F/T)を計算することができる。更に、その比の値の逆数(T/F)を、荷重測定器1で計測した荷重Fに掛け算することにより、その荷重Fに対応する張力Tを計算することができる。そこで、計測値補正回路5には、案内ローラ3の位置hから、荷重測定器1で検出される荷重Fに対する張力Tの比の値(F/T)を演算する式、及びその比の値の逆数(T/F)と、検出した荷重Fとの積を演算する式を与えておく。なお演算式は幾何学的に求めてもよいし、帯状シートの張力と荷重測定装置による計測荷重、案内ローラの位置の実測値から近似的に求めてもよい。
【0016】
図5において、線Lmは、処理装置において帯状シートSに最大張力が付与され、かつ荷重測定器1が最大荷重を検出する場合の荷重F対張力Tの関係を表し、そのときの帯状シートSの巻掛け角度は最小になり、案内ローラ3が上限に位置する。また線L1は、図1において案内ローラ3が実線で示す位置h1にあるときの荷重F対張力Tの関係を表し、線L2は案内ローラ3が鎖線で示す位置h2にあるときの荷重F対張力Tの関係を表す。案内ローラ3が上限に位置する場合、荷重の検出誤差ΔFが生じると、張力の誤差はΔTmとなる。これに対して、案内ローラ3を位置h1につけた場合、荷重Fの変化に応じ張力Tは線L1に沿って変化し、荷重の計測誤差ΔFが生じたとき張力の誤差はΔT1となり、また案内ローラ3を位置h2につけた場合、荷重Fの変化に応じ張力Tは線L2に沿って変化し、荷重の計測誤差ΔFが生じたとき、張力の誤差はΔT2となる。つまり、巻掛け角度が大きくなるにつれ計測可能な張力は小さくなるが、荷重測定器1での計測誤差による計測張力への影響が小さくなるため、張力を、その大小に係わらず正確に計測することができる。
【0017】
また図5において、横軸上のFaからFbまでが荷重測定器の、荷重対出力信号の直線性が良い領域である。案内ローラ3が上限に位置する場合には、張力がTaより小さい領域では張力の計測誤差は大きくなるが、張力を正確に計測できる領域はTaからTbにわたるので広い。ところが、処理装置において帯状シートSに付与される張力がTaより小さい場合は、計測した張力の誤差率が大きくなる。これに対して、図1の案内ローラ3を位置h2につけると、張力を正確に計測できる領域はT2aからT2bとなり広くなる。そして走行シート張力計測装置は張力がTaの付近で変化する場合でも正確に張力を計測することができる。
【0018】
したがって、帯状シートSの張力が大きい場合は巻掛け角度が小さくなるように、張力が小さい場合は巻掛け角度が大きくなるように、必要な張力の大きさに応じて案内ローラ3の位置を変えるのが望ましい。
【0019】
図1に示す走行シート張力計測装置で帯状シートSの張力を計測するには、まず、帯状シートSが必要とする張力の大きさに応じた案内ローラ3の所要位置を求め、その位置に案内ローラ3をつける。なお、案内ローラ3を多様な位置につけたときの荷重Fと張力Tとの関係を表す図5のような線図を作成しておけば、その線図より、必要な張力に応じた案内ローラ3の適性位置を容易に求めることができる。また、その線図をコンピュータに記憶させ、必要な張力に応じて案内ローラの適性位置を算出するようにすれば、準備作業を更に自動化することができる。
【0020】
案内ローラ3を所要位置に付けるには、操作部13を操作してモータ11を起動し、このモータ11によりネジ棒10を必要な方向へ回転駆動し、案内ローラ3が目標位置に達するとモータ11を停止させる。
【0021】
案内ローラ3が所要位置につくと、表示装置15に表示された位置hを設定値とし、その位置hを、設定部16より計測値補正回路5に入力して設定する。それによって、計測値補正回路5は荷重測定器1で計測した荷重に基づき帯状シートSの張力を刻々演算して帯状シートSの張力の計測信号を出力する。
【0022】
図6は本発明の第2の実施態様を示す。この走行シート張力計測装置では、案内ローラ3の位置を変えたとき、その位置を作業者が設定しなくて済むようにするために、位置検出装置14により案内ローラ3の現在位置hを検出し、その検出信号を位置検出装置14から計測値補正回路5に刻々入力することができるようにしてある。そして計測値補正回路5は、位置検出装置14で検出した案内ローラ3の位置hと、荷重測定器1による荷重計測値Fに基づき帯状シートSの張力を演算する。また、案内ローラ3の移動作業の省力化と精度向上のために、位置変更機構4に位置制御装置20を備えている。この位置制御装置20は、案内ローラ3の目標位置を設定する設定部21からの基準入力と、案内ローラ3の位置を検出する位置検出装置14からの検出信号とを比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して制御器12へ出力する。そして位置制御装置20からの出力信号を受けた制御器12はモータ11を作動させ、そのモータ11はネジ棒10を回転駆動して、設定した目標位置に案内ローラ3を付ける。
【0023】
本発明によれば、図6に示すように案内ローラ3の現在位置hの検出信号を計測値補正回路5へ位置検出装置14から入力する代わりに、位置制御装置20の設定部21から設定信号を入力するようにしてもよい。また位置変更機構4は、張力検出ローラ2への帯状シートSの巻掛け角度を変えることができれば、張力検出ローラに隣り合う案内ローラを保持した揺動腕と、揺動腕を駆動して、その揺動腕の傾きを変えることができる駆動装置とから構成されたものであってもよく、あるいは、張力検出ローラに隣り合う案内ローラの位置を変更する代わりに、張力検出ローラの位置を変更するものであってもよい。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、帯状シート張力と、それにより張力検出ローラに生ずる荷重との比を、帯状シートの厚みや材質に応じて位置変更機構により容易に変えることができるので、帯状シート張力により張力検出ローラに生ずる荷重を、荷重測定器の計測誤差が少ない領域のものになるように変えることができ、その荷重測定器による計測信号を、計測値補正回路で実際の張力に対応するように補正することができる。それゆえ、帯状シートの走行経路において帯状シートの張力を、低張力から高張力まで広範囲にわたり正確に容易に計測することができる。そして一台の帯状シートの処理装置で多様な厚み、材質の帯状シートを品質良く処理することができるようになり、処理装置の処理能力を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施態様に係る説明図である。
【図2】本発明の第1実施態様に係る張力検出ローラ及び案内ローラの正面図である。
【図3】帯状シートの張力と荷重測定器が検出する荷重との関係を示すベクトル線図である。
【図4】帯状シートの張力を一定に保持したときに計測される荷重と案内ローラの位置との関係を示す線図である。
【図5】案内ローラの位置を助変数としたときの、計測された荷重と帯状シートの張力との関係を示す線図である。
【図6】本発明の第2実施態様に係る説明図である。
【符号の説明】
S 帯状シート
1 荷重測定器
2 張力検出ローラ
3 案内ローラ
4 位置変更機構
5 検出値補正回路
9 レール
10 ネジ棒
11 モータ
12 制御器
14 位置検出装置
20 位置制御装置
Claims (4)
- 帯状シートの走行経路に設けた、荷重測定器を備える張力検出ローラと、該張力検出ローラに隣り合う、帯状シートの案内ローラと、前記張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度を変えるための、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの位置変更機構と、前記荷重測定器から荷重の計測信号を時々刻々受けると共に、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力され、その案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置と前記荷重測定器による荷重の計測値とに基づき、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力を時々刻々演算し、その演算張力に応じた計測信号を出力する計測値補正回路とを備え、前記荷重測定器は、前記張力検出ローラに巻掛けた帯状シートの張力により張力検出ローラに加わる荷重を計測してその計測信号を出力し、前記計測値補正回路は、設定又は検出された案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置から、前記荷重測定器で計測される荷重に対する前記帯状シートの張力の比の値を演算し、その比の値の逆数と、前記荷重測定器で計測した荷重との積を演算することにより、前記帯状シートの張力を演算することを特徴とする走行シート張力計測装置。
- 前記計測値補正回路は、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を設定するための設定部を持ち、該設定部から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置を入力されることを特徴とする請求項1に記載の走行シート張力計測装置。
- 前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの現在位置を検出する位置検出装置を備え、前記計測値補正回路は、前記位置検出装置から前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を入力されることを特徴とする請求項1に記載の走行シート張力計測装置。
- 請求項3に記載の走行シート張力計測装置において、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラを、設定した目標位置に付けるための位置制御装置を備え、該位置制御装置は、前記案内ローラ又は前記張力検出ローラの目標位置を設定する設定部からの基準入力と前記位置検出装置からの検出信号を比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して前記位置変更機構を操作し、前記計測値補正回路は、前記案内ローラ又は張力検出ローラの現在位置の検出信号を前記位置検出装置から入力される代わりに、前記位置制御装置の設定部から設定信号を入力されることを特徴とする走行シート張力計測装置。
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