JP5047891B2 - Dancer system - Google Patents
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Description
本発明は、特に、シート材のコータ装置や印刷機等に利用されるダンサシステムに関するものである。 In particular, the present invention relates to a dancer system used in a sheet material coater, a printing machine, or the like.
従来、このような分野の技術として、特開2003−212406号公報がある。この公報に記載されたダンサ制御装置は、搬送されるシート材と、シート材の張力を調整するダンサローラと、ダンサローラに圧力を加える加圧手段と、ダンサローラの位置を検出する位置検出手段と、ダンサローラが所定の基準位置からずれた場合において、ダンサローラを基準位置に戻す間にダンサローラにかかる移動慣性力を算出する演算手段と、演算手段の算出した移動慣性力に基づき加圧手段の圧力を調整することで、ダンサローラの位置を基準位置に戻す圧力調整手段とを備えている。このダンサ制御装置では、ダンサローラを基準位置に戻す際に、ダンサローラの移動慣性力に基づいてダンサローラに加える圧力を調整することで、ダンサローラを基準位置に戻す間におけるシート材の張力の変動を抑えることが可能となる。
ところで、前述したようなダンサ制御装置における加圧手段としては、耐久性等の理由から、ダンサローラに圧力を加えるピストンロッドと、ピストンロッドのピストンを収容すると共に、潤滑油等を介してピストンロッドを摺動可能に支持するシリンダとを有するピストン式のアクチュエータが採用される。しかしながら、このようなアクチュエータを採用すると、ダンサローラを基準位置に戻すにあたり、ピストンロッドとシリンダとの間に生じる摩擦抵抗によって、ピストンロッドがダンサローラに加える圧力が不規則に変動されるため、ダンサローラを安定して移動させることが困難となり、シート材の張力が不安定になるという問題があった。また、ダンサローラの位置に基づいて、圧力調整を行うため、圧力調整の応答が遅く、その精度も低くなってしまう。 By the way, as a pressurizing means in the dancer control device as described above, for reasons such as durability, the piston rod that applies pressure to the dancer roller and the piston rod piston are accommodated, and the piston rod is inserted via lubricating oil or the like. A piston-type actuator having a cylinder that is slidably supported is employed. However, when such an actuator is used, the pressure applied by the piston rod to the dancer roller varies irregularly due to the frictional resistance generated between the piston rod and the cylinder when the dancer roller is returned to the reference position. Therefore, there is a problem that it is difficult to move and the tension of the sheet material becomes unstable. Further, since the pressure adjustment is performed based on the position of the dancer roller, the response of the pressure adjustment is slow and the accuracy is also lowered.
本発明は、搬送されるシートの張力を精度良く制御することができるダンサシステムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the dancer system which can control the tension | tensile_strength of the conveyed sheet | seat accurately.
本発明は、搬送されるシートの張力を調整するダンサローラを有するダンサシステムであって、ダンサローラを付勢するピストンロッドと、ピストンロッドのピストンを収容すると共に、ピストンロッドの往復動をガイドするシリンダと、シリンダに設けられると共に、ピストンロッドを非接触で支持する非接触型軸受とを有するアクチュエータと、アクチュエータに流体を供給する流体源と、流体の圧力を調整するサーボ弁と、圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段によって検出された流体の圧力からピストンロッドの付勢力を算出する付勢力演算手段と、付勢力演算手段が算出したピストンロッドの付勢力に基づいて、サーボ弁を制御するサーボ弁制御手段とを備えていることを特徴とする。 The present invention is a dancer system having a dancer roller that adjusts the tension of a conveyed sheet, a piston rod that biases the dancer roller, a cylinder that accommodates the piston of the piston rod and guides the reciprocation of the piston rod, , An actuator that is provided in the cylinder and has a non-contact type bearing that supports the piston rod in a non-contact manner, a fluid source that supplies fluid to the actuator, a servo valve that adjusts the pressure of the fluid, and a pressure that detects the pressure The servo valve is controlled based on the detecting means, the biasing force calculating means for calculating the biasing force of the piston rod from the pressure of the fluid detected by the pressure detecting means, and the biasing force of the piston rod calculated by the biasing force calculating means. And a servo valve control means.
本発明のダンサシステムによれば、非接触型軸受によってピストンロッドが非接触で支持されているので、シリンダ内の流体の圧力を調整するサーボ弁によって、流体がピストンに加える押圧力、すなわちダンサローラに対するピストンロッドの付勢力を高精度に調整することができる。このことは、ピストンロッドによる付勢力を安定且つ高精度で制御することを可能にするので、シートの張力を精度良く制御することができる。さらに、ピストンロッドによる付勢力を流体の圧力から精度良く算出することができるので、算出した付勢力の値を用いてピストンロッドによる付勢力をフィードバック制御することで、ピストンロッドによる付勢力をより精度良く制御することが可能となり、シートの張力制御の精度向上が図られる。また、本発明のダンサシステムにおいては、従来のようにダンサローラの位置ではなく、流体の圧力に基づいてシートの張力を制御することで、張力制御における応答速度の向上が図られ、精密な張力制御が実現される。 According to the dancer system of the present invention, since the piston rod is supported in a non-contact manner by the non-contact type bearing, the pressing force applied to the piston by the servo valve for adjusting the pressure of the fluid in the cylinder, that is, against the dancer roller The biasing force of the piston rod can be adjusted with high accuracy. This makes it possible to control the urging force by the piston rod stably and with high accuracy, so that the tension of the sheet can be controlled with high accuracy. Furthermore, since the biasing force by the piston rod can be accurately calculated from the pressure of the fluid, the biasing force by the piston rod is feedback controlled using the calculated biasing force value, so that the biasing force by the piston rod is more accurate. It is possible to control well, and the accuracy of sheet tension control is improved. Further, in the dancer system of the present invention, the response speed in the tension control is improved by controlling the tension of the sheet based on the pressure of the fluid instead of the position of the dancer roller as in the prior art. Is realized.
また、付勢力演算手段は、ダンサローラと、ピストンロッドと、ピストンとのうち少なくとも一つの重量の鉛直成分に基づいて、ピストンロッドの付勢力を算出すると好適である。この場合、ダンサローラに対するピストンロッドの付勢力をより精度良く算出することができるので、ピストンロッドによる付勢力をより精度良く制御することが可能となる。 The biasing force calculating means preferably calculates the biasing force of the piston rod based on the vertical component of at least one of the weight of the dancer roller, the piston rod, and the piston. In this case, since the urging force of the piston rod against the dancer roller can be calculated with higher accuracy, the urging force by the piston rod can be controlled with higher accuracy.
本発明によれば、搬送されるシートの張力を精度良く制御することができる。 According to the present invention, the tension of the conveyed sheet can be controlled with high accuracy.
以下、図面を参照しつつ本発明に係るダンサシステムの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a dancer system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、ダンサシステム1は、樹脂や紙等からなるシート2を搬送する巻き取り機械に組み込まれて、搬送されるシート2の張力を調整するものである。 As shown in FIG. 1, the dancer system 1 is incorporated in a winding machine that conveys a sheet 2 made of resin, paper, or the like, and adjusts the tension of the conveyed sheet 2.
ダンサシステム1は、巻取り機械の2対の搬送ローラ3,4の間に配置された補助ローラ3,4を備えている。各補助ローラ5,6は、シート2の表面側と接触すると共に、搬送されるシート2との摩擦によってフリーに回転される。補助ローラ5,6の間には、シート2の裏面側と接触する円柱状のダンサローラ7が配置され、ダンサローラ7は、アクチュエータユニット10によってシート2をシート2の搬送方向Aと略直交する方向で持ち上げるように付勢している。
The dancer system 1 includes
このダンサシステム1は、搬送ローラ3及び搬送ローラ4によって搬送されるシート2を所定の張力に保つもので、補助ローラ5,6と、アクチュエータユニット10によって付勢されるダンサローラ7との協働により、シート2に張力が加えられ、アクチュエータユニット10の付勢力を適宜制御することで、搬送ローラ3と搬送ローラ4との間で急激に変動するシート2の張力の調整を行っている。
This dancer system 1 keeps the sheet 2 conveyed by the conveying
図2に示すように、アクチュエータユニット10は、エアアクチュエータ15と、エアアクチュエータ15に供給される空気の圧力を調整するスプール型のサーボ弁16と、エアアクチュエータ15内の圧力を検出する圧力センサ(圧力検出手段)17,18とを備えている。アクチュエータユニット10としては、例えば、住友重機械メカトロニクス株式会社製のAirsonic(商標名)がある。
As shown in FIG. 2, the
エアアクチュエータ15は、ダンサローラ7を支持するピストンロッド11と、ピストンロッド11の一端に設けられたピストン12を収容するシリンダ13とを有している。なお、アクチュエータユニット10は、ダンサローラ7に連結されたピストンロッド11を有し、ピストンロッド11の先端部には、ダンサローラ7の両側から突出する軸部7aを挟むように形成されたコの字状の連結部11aが設けられている(図1参照)。
The
シリンダ13内には、ピストン12に隔てられた第1の圧力室13a及び第2の圧力室13bが形成されている。ピストンロッド11の先端側に位置する第1の圧力室13aには、シリンダ13内に形成された第1の流路13cを通じて空圧源(流体源)19から圧縮空気が供給され、第1の流路13cは、シリンダ13に併設されたサーボ弁16にも接続されている。
In the
さらに、サーボ弁16は、シリンダ13内に形成された第2の流路13dを通じてシリンダ13側に位置する第2の圧力室13bと連通している。サーボ弁16は、第2の流路13dを介して、第2の圧力室13b内の圧力を調整している。また、第1の圧力室13a内の圧力は、第1の流路13cを介して、空圧源19によりほぼ一定に保たれている。
Further, the
また、ピストンロッド11のピストン12の両端部には、第1の圧力室13a及び第2の圧力室13b内の圧縮空気が導入される複数の軸受溝(非接触型軸受)12aが周方向で互いに離間して設けられている。
A plurality of bearing grooves (non-contact type bearings) 12a into which compressed air in the
このエアアクチュエータ15では、第1の圧力室13a内の圧縮空気をピストンロッド11の外側面に沿ってピストンロッド11の先端側に排出すると共に、ピストン12の軸受溝12a内にシリンダ13内の圧縮空気を流入させている。これによって、ピストンロッド11及びピストン12をシリンダ13の内壁から浮かせることで、ピストンロッド11及びピストン12を、シリンダ13内において非接触で滑動させることができる。また、第1の圧力室13a及び第2の圧力室13b内の圧力は、それぞれ圧力センサ17,18によって常時検出している。
In the
このように、ダンサシステム1では、圧縮空気によってピストンロッド11及びピストン12を非接触で滑動させるエアアクチュエータ15を採用している。従って、ピストンロッド11及びピストン12の往復動に伴う摩擦抵抗がほとんど生じず、サーボ弁16によってピストン12に加えられる押圧力を高精度に調整することが可能となる。これにより、ダンサシステム1では、ダンサローラ7に対する付勢力Fを安定且つ高精度で調整することを可能にしているので、搬送されるシート2の張力を精度良く制御することができる。
As described above, the dancer system 1 employs the
図3に示すように、ダンサシステム1は、アクチュエータユニット10の制御を行うためのドライバ20を有している。ドライバ20は、付勢力演算部(付勢力演算手段)21と、荷重制御演算部22と、サーボ弁制御部(サーボ弁制御手段)23とを有し、アクチュエータユニット10のサーボ弁16及び圧力センサ17,18と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the dancer system 1 has a
付勢力演算部21は、圧力センサ17が検出した第1の圧力室13a内の圧力P1と、圧力センサ18が検出した第2の圧力室13b内の圧力P2とに基づいて、ダンサローラ7に対するピストンロッド11による付勢力Fを算出する。付勢力演算部21は、算出したピストンロッド11による付勢力Fを付勢力信号として荷重制御演算部22に送信する。
The urging
荷重制御演算部22は、指令発生装置から入力された荷重指令と、付勢力演算部21から送信された付勢力信号とに基づいて、ピストンロッド11による付勢力が荷重指令に沿う値となるようにサーボ弁16を制御するための演算処理を行う。荷重制御演算部22は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部23に送信する。サーボ弁制御部23は、荷重制御演算部22から送信されたサーボ弁制御信号に基づき、サーボ弁16の制御を行う。
Based on the load command input from the command generator and the urging force signal transmitted from the urging
次に、ドライバ20の動作について図3及び図4を参照して説明する。
Next, the operation of the
図3及び図4に示すように、ダンサシステム1が起動されると、ドライバ20の荷重制御演算部22は、入力された荷重指令に基づき、サーボ弁16を制御するための演算処理を行う(S1)。荷重制御演算部22は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部23に送信する。サーボ弁制御部23は、荷重制御演算部22から送信されたサーボ弁制御信号に基づいて、サーボ弁16を制御する(S2)。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the dancer system 1 is started, the load
続いて、付勢力演算部21は、圧力センサ17,18が検出した第1の圧力室13a内の圧力P1と第2の圧力室13b内の圧力P2とに基づいて、ピストンロッド11による付勢力Fを算出する(S3)。このとき、ピストンロッド11による付勢力Fは、第1の圧力室13a内の圧力P1と、第2の圧力室13b内の圧力P2と、第1の圧力室13a側におけるピストン12の受圧面積A1と、第2の圧力室13b側におけるピストン12の受圧面積A2と、ダンサローラ7、ピストンロッド11、ピストン12の重量の鉛直成分に基づいて決定されたオフセット値Mとを用いて、以下の式により算出される(図3参照)。
付勢力演算部21は、算出したピストンロッド11による付勢力Fを付勢力信号として荷重制御演算部22に送信する。荷重制御演算部22は、付勢力演算部21から送信された付勢力信号に基づき、付勢力演算部21が算出するピストンロッド11による付勢力Fが荷重指令に沿う値となるようにサーボ弁16を制御するための演算処理を行う(S4)。
The urging
荷重制御演算部22は、演算結果をサーボ弁制御信号としてサーボ弁制御部23に送信する。その後、ステップ2に戻り、サーボ制御部23は、荷重制御演算部22から送信されたサーボ弁制御信号に基づき、サーボ弁16を制御する。
The load
このようなダンサシステム1では、圧縮空気によってピストンロッド11及びピストン12を非接触で滑動させているので、摩擦抵抗の影響を含まない式(1)を用いて、精度良く付勢力F(図1参照)を算出することが可能となる。そして、算出した付勢力Fを用いて、予め入力された荷重指令に沿うように付勢力Fをフィードバック制御することで、付勢力Fをより精度良く制御することができ、シート2の張力制御の精度向上が図られる。
In such a dancer system 1, the
さらに、ダンサシステム1では、ダンサローラ7、ピストンロッド11、ピストン12の重量の鉛直成分に基づいて決定されたオフセット値Mを用いてピストンロッド11による付勢力Fを算出している。これにより、ピストンロッド11による付勢力Fをより精度良く算出することができるので、付勢力Fをより精度良く制御することが可能となる。
Further, in the dancer system 1, the biasing force F by the
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ダンサローラ7とピストンロッド11との間には、ピストンロッド11による付勢力をダンサローラ7に伝達可能なリンク機構等が設けられていても良い。この場合、オフセット値Mの値は、リンク機構等における力の伝達効率やリンク機構等の重量等を考慮して決定される。
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, a link mechanism or the like that can transmit the urging force of the
また、流体源が供給する流体は、圧縮空気以外の気体や水や油などの流体であっても良く、非接触型軸受は、気体軸受以外の油潤滑などの流体軸受や磁気軸受等であっても良い。 The fluid supplied by the fluid source may be a gas other than compressed air or a fluid such as water or oil, and the non-contact type bearing is a fluid bearing such as oil lubrication other than a gas bearing or a magnetic bearing. May be.
また、このダンサシステム1は、巻き取り装置に限らず様々な機械に適用可能であり、シートに限らず線材の張力を調整するために用いられても良い。 Moreover, this dancer system 1 is applicable not only to a winding apparatus but to various machines, and may be used not only for a sheet | seat but for adjusting the tension | tensile_strength of a wire.
また、オフセット値Mの値は、ダンサローラ7の重量の鉛直成分のみ、又はピストンロッド11やピストン12の重量の鉛直成分のみに基づいて決定されていても良い。
The offset value M may be determined based on only the vertical component of the weight of the
1…ダンサシステム、2…シート、3,4…搬送ローラ、5,6…補助ローラ、7…ダンサローラ、7a…軸部、10…アクチュエータユニット、11…ピストンロッド、12…ピストン、12a…軸受溝(非接触型軸受)、13…シリンダ、15…エアアクチュエータ、16…サーボ弁、17,18…圧力センサ(圧力検出手段)、19…空圧源(流体源)、20…ドライバ、21…付勢力演算部(付勢力演算手段)、22…荷重制御演算部、23…サーボ弁制御部(サーボ弁制御手段)、A…搬送方向。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dancer system, 2 ... Sheet, 3, 4 ... Conveyance roller, 5, 6 ... Auxiliary roller, 7 ... Dancer roller, 7a ... Shaft part, 10 ... Actuator unit, 11 ... Piston rod, 12 ... Piston, 12a ... Bearing groove (Non-contact bearing), 13 ... Cylinder, 15 ... Air actuator, 16 ... Servo valve, 17, 18 ... Pressure sensor (pressure detection means), 19 ... Pneumatic pressure source (fluid source), 20 ... Driver, 21 ... With Force calculating section (biasing force calculating means), 22 ... Load control calculating section, 23 ... Servo valve control section (servo valve control means), A ... Conveying direction.
Claims (2)
前記ダンサローラを付勢するピストンロッドと、前記ピストンロッドのピストンを収容すると共に、前記ピストンロッドの往復動をガイドするシリンダと、前記シリンダに設けられると共に、前記ピストンロッドを非接触で支持する非接触型軸受とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流体を供給する流体源と、
前記流体の圧力を調整するサーボ弁と、
前記圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出された前記流体の圧力から前記ピストンロッドの付勢力を算出する付勢力演算手段と、
前記付勢力演算手段が算出した前記ピストンロッドの前記付勢力に基づいて、前記サーボ弁を制御するサーボ弁制御手段とを備えていることを特徴とするダンサシステム。 A dancer system having a dancer roller for adjusting the tension of a conveyed sheet,
A piston rod that biases the dancer roller, a cylinder that accommodates the piston of the piston rod and guides the reciprocation of the piston rod, and a non-contact that is provided in the cylinder and supports the piston rod in a non-contact manner. An actuator having a mold bearing;
A fluid source for supplying fluid to the actuator;
A servo valve for adjusting the pressure of the fluid;
Pressure detecting means for detecting the pressure;
A biasing force calculating means for calculating a biasing force of the piston rod from the pressure of the fluid detected by the pressure detecting means;
A dancer system comprising servo valve control means for controlling the servo valve based on the urging force of the piston rod calculated by the urging force calculating means.
The urging force calculating means calculates the urging force of the piston rod based on a vertical component of the weight of at least one of the dancer roller, the piston rod, and the piston. The dancer system described.
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