JPH04280766A - シート状物用巻取機の巻取張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シート状物用巻取機の
巻取張力制御装置に関し、とくに、巻取駆動系における
メカロス分を補償して実巻取張力を精度よく目標値に制
御するようにした装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シート状物用巻取機（スリッタ、ワイン
ダ）において、巻取製品ロールの良好な巻姿を得るため
には、巻取張力を正確に目標値に制御する必要がある。 一般に、シート状物を巻き取る巻取コアは、巻取駆動源
、たとえば直流モータにより、その駆動系を介して回転
駆動され、巻取コア上に巻き取られるシート状物の巻取
張力は、巻取駆動源の電流（出力トルク）を制御するこ
とにより制御される。

【０００３】この巻取駆動系では、多かれ少なかれメカ
ロス（メカニカルロス）が生じるので、巻取駆動源の電
流を制御してその出力トルクを制御した場合、巻取張力
発生に寄与するトルクは、巻取駆動源の出力トルクから
上記メカロス分を差し引いたものとなる。逆にいえば、
巻取張力を正確に目標値に制御するためには、巻取駆動
源の電流を、巻取張力発生に必要な負荷電流分にメカロ
ス分電流を加算した値に制御しなければならない。従来
、上記メカロスは、無負荷のある条件で測定され、その
測定値から割り出したある一定成分として、巻取駆動源
の電流制御上考慮されることはあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻取機
における巻取駆動系のメカロスは、一般的に、回転数に
よって大きく変化する。巻取軸の回転数は、シート状物
の搬送速度が一定であっても、巻取ロールの径の増加に
伴って大きく変化する。したがって、上述の如く、一定
のメカロス成分のみを制御上考慮しても、巻始めから巻
終りまでメカロスを補償することはできず、巻取張力を
正確に目標値（目標パターン）に制御することは困難で
ある。

【０００５】また、メカロスは、一般に、経時的に変化
するので、ある時点でメカロスを測定しそれを制御上活
かせたとしても、その測定値を長期間にわたってそのま
ま採用することは難しい。

【０００６】また、メカロスは、巻取中の巻取製品ロー
ルの重量にも依存する。一般に、巻取製品ロールの重量
が増せば、それだけ巻取軸の軸受等に加わる負荷が増え
るので、メカロスは増加する。巻取機における巻取製品
ロールの径は、巻取の進行に伴って増大し、巻取製品ロ
ールの重量も増加していくので、該重量に起因するメカ
ロス成分も増大していくことになる。したがって、一定
のメカロス成分のみの補償では、上記巻取製品ロールの
重量変化に対応できず、巻始めから巻終りまで巻取張力
を正確に目標値（目標パターン）に制御することは困難
である。

【０００７】さらに、巻取中巻取ロールに面圧を加える
接圧ロールを有する巻取機においては、該面圧の大きさ
に応じてメカロスも変化する。一般に、面圧が増せば、
それだけ巻取軸の軸受等に加わる負荷が増えるので、メ
カロスは増加する。したがって、面圧条件によって、面
圧に起因するメカロス成分も変化し、一定のメカロス成
分のみの補償では、面圧条件の変更に対応できない。

【０００８】本発明は、上記のような問題を解消するた
めに、巻取軸回転数に応じて変動する、あるいは経時的
に変動する巻取駆動系のメカロス成分、さらには巻取製
品ロールの重量や接圧ロールの面圧に応じて変動するメ
カロス成分を的確に把握し、それに基づいて最適なメカ
ロス補償を行い、究極的には実巻取張力を正確に目標値
や目標パターンに制御できるようにすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
シート状物用巻取機の巻取張力制御装置は、巻取駆動源
の電流を制御することにより、シート状物の巻取張力を
制御するシート状物用巻取機の巻取張力制御装置におい
て、巻取コア装着状態でかつシート状物の巻取始端を巻
取コアに貼着する前の無負荷状態にて巻取駆動源の回転
速度を自動的に変更する手段と、該巻取駆動源の回転速
度変更に伴い変化する巻取駆動源の負荷電流を検出し記
憶する手段と、該記憶された負荷電流分を、シート状物
巻取時の巻取張力発生のために設定される巻取駆動源へ
の巻取張力発生用指令電流分に加算する演算手段と、該
演算手段により演算された電流値を、巻取駆動源への指
令電流として出力する出力手段と、を備えたものから成
る。

【００１０】また、上記巻取張力制御装置において巻取
製品ロールの重量に起因するメカロス成分も補償する場
合には、上記装置が、巻取コア上に予め重量が判ってい
るシート状物を巻き取った巻取製品ロール状態でかつシ
ート状物に巻取張力が発生しない無張力空転状態にて、
巻取駆動源を少なくとも一回転速度で駆動する手段と、
該巻取駆動源の回転に伴い発生する巻取駆動源の負荷電
流を検出し記憶する手段と、該記憶された負荷電流分か
ら、上記回転速度と同一回転速度にて検出された前記巻
取コア装着無負荷状態における巻取駆動源の負荷電流分
を差し引き、差し引かれた電流値を前記シート状物の重
量で割ることにより、シート状物の単位重量当りの負荷
電流分を求め、該単位重量当りの負荷電流分から比例演
算される、巻取中のシート状物の重量分に対応する負荷
電流分を演算する演算手段と、をさらに備え、該演算手
段により演算された電流値を、前記巻取駆動源への指令
電流に加算するようにすればよい。

【００１１】さらに、上記巻取機が、巻取中巻取ロール
に面圧を加える接圧ロールを有する巻取機である場合に
は、上記巻取張力制御装置が、前記巻取コア装着負荷状
態でかつ予め設定された接圧ロールによる面圧付加状態
にて、巻取駆動源を少なくとも一回転速度で駆動する手
段と、該巻取駆動源の回転に伴い発生する巻取駆動源の
負荷電流を検出し記憶する手段と、該記憶された負荷電
流分から、上記回転速度と同一回転速度にて検出された
前記巻取コア装着無負荷状態における巻取駆動源の負荷
電流分を差し引き、差し引かれた電流値を前記予め設定
された面圧で割ることにより、単位面圧当りの負荷電流
分を求め、該単位面圧当りの負荷電流分から比例演算さ
れる、巻取中のシート状物の面圧分に対応する負荷電流
分を演算する演算手段と、をさらに備え、該演算手段に
より演算された電流値を、前記巻取駆動源への指令電流
に加算するようにすればよい。

【００１２】

【作用】このような巻取張力制御装置においては、まず
、巻取コアを装着しただけの無負荷状態で（シート状物
の巻取始端が巻取コアに貼着されていない状態で）、巻
取駆動源の回転速度が自動的に変更され、巻取軸がある
回転数まで上昇される。この回転速度変更に伴い巻取駆
動系のメカロスは変動するが、その変動は巻取駆動源の
負荷電流の変動として検出、記憶される。したがって、
回転速度、つまり巻取軸の回転数に対応したメカロス成
分が負荷電流値として、該回転数に対するパターン値あ
るいは複数の測定値として検出、記憶される。このメカ
ロス成分負荷電流値が、巻取張力を発生するために設定
される巻取張力発生用指令電流分に加算され、該加算値
が巻取駆動源への実指令電流として出力される。したが
って、この実指令電流は、回転数に応じて変動するメカ
ロスの補償分も含んでいることになり、巻取中に巻取軸
の回転数が変動しても、あるいは異なる巻取速度条件に
て巻き取られる場合にも、回転数に起因するメカロスは
上記メカロス補償成分で打ち消されることになり、上記
巻取張力発生用指令電流分に対応した実巻取張力が発生
する。その結果、巻取張力は、正確に目標値や目標パタ
ーンに制御される。

【００１３】また、上記回転数に起因するメカロスの補
償制御の前提となる、回転数変化に伴う巻取駆動源負荷
電流の検出、記憶は、自動運転で行われるので、極めて
簡単な操作、たとえば押釦一つを押すだけの操作にて行
われ得る。したがって、この操作を定期的に、あるいは
巻取毎に行うことにより、メカロスが経時的に変化して
も変化したメカロスをその都度正確に検出、記憶でき、
メカロスの経時変化により実巻取張力が変動する事態も
防止できる。

【００１４】また、巻取ロール重量に起因するメカロス
成分の補償を行えば、巻取ロール巻太りに伴い増加する
製品重量によるメカロス成分も正確に補償でき、この製
品重量成分メカロス補償を上記回転数成分メカロス補償
に加味することにより、一層正確な実巻取張力制御が可
能になる。

【００１５】さらに、接圧ロール面圧に起因するメカロ
ス成分の補償を行えば、面圧条件の変化、変更に伴うメ
カロス成分の変化にも対応でき、この面圧成分メカロス
補償を上記回転数成分メカロス補償、あるいは回転数成
分メカロス補償および製品重量成分メカロス補償に加味
することにより、さらに一層正確な実巻取張力制御が可
能になる。

【００１６】

【実施例】図１ないし図６は、本発明の一実施例に係る
シート状物用巻取機およびその巻取機制御装置、制御状
態を示しており、本発明をシート状物用スリッタに適用
した場合を示している。図１、図２に示すスリッタにお
いて、１はシート状物としてのプラスチックフイルム、
２はその原反、３はスリット後の巻取製品ロールをそれ
ぞれ示している。広幅の原反２から巻き出されたフイル
ム１は、巻出し張力検出ロール４、ガイドロール５，６
，７を経た後、カッタ８で所定幅に切断され、セパレー
トロール９、ガイドロール１０，１１を経て、エアシリ
ンダ１２に押圧された接圧ロールとしてのコンタクトロ
ール１３により面圧を加えられながら巻取製品ロール３
として巻き取られる。本実施例では、３本の巻取製品ロ
ール３に巻き取られ、両側部分はエッジ１４として巻き
取られる。

【００１７】巻出し側では、張力検出ロール４における
検出張力が所定の巻出し張力となるようにブレーキＢが
制御され、駆動ロール系（ガイドロール５，６，７、セ
パレートロール９、ガイドロール１０，１１）では、フ
イルム搬送速度が所定の指令速度となるように、駆動モ
ータＭ１が速度制御される。巻取側では、巻取張力（巻
取トルク）が、所定の指令張力（トルク）となるように
、巻取駆動源としての各巻取製品ロール用駆動モータＭ
２（たとえば直流モータ）の電流が制御される。また、
コンタクトロール１３により巻取製品ロール３への面圧
が所定の指令面圧となるように、エアシリンダ１２のエ
ア圧が制御される。本実施例では、上記巻取張力、面圧
は、各巻取製品ロール３毎に個別に制御できるようにな
っている。

【００１８】図３、図４は、巻取軸近傍の概略拡大図を
示しており、図３は巻取軸１５に巻取コア１６のみが装
着された状態、図４は巻取コア１６上にある製品重量に
なるまでフイルムが巻かれた巻取製品ロール３装着状態
を示している。駆動モータＭ２と巻取軸１５との間には
、ギヤ、タイミングベルト等の適当な駆動伝達系１７が
設けられている。これら駆動伝達系１７および巻取軸１
５両側の軸受系、駆動伝達系１７における軸受系に、巻
取駆動系メカロスが発生する。

【００１９】この巻取駆動系メカロスは、巻取軸１５の
回転（又は巻取駆動源の回転）、巻取製品ロール３の重
量、コンタクトロール１３による面圧のそれぞれに起因
して発生する。すなわち、メカロス成分のみを概念的に
示せば、図５のようになる。図５において、特性曲線Ａ
は、巻取軸１５に巻取コア１６のみを装着し、フイルム
１の巻取始端を貼着しない状態、つまり無負荷状態にて
、駆動モータＭ２の回転速度を自動的に上昇していった
場合に得られる、駆動モータＭ２の負荷電流特性を示し
ており、回転数に起因するメカロス成分が負荷電流のパ
ターン、あるいは複数の測定点として得られる。このと
きの負荷電流は、図４に示すように、制御装置１８から
の回転速度指令に基づき、モータＭ２駆動回路に流れる
実負荷電流が電流検出手段１９によって検出される。 この検出特性Ａが、制御装置１８にパターンあるいは複
数点として記憶される。

【００２０】制御装置１８においては、図６に示すよう
に、フイルム巻取時の巻取張力派生のために、巻取張力
発生用指令電流分が巻取張力設定２０の形で予め設定さ
れる。巻取張力の形で設定された設定値に、その時の巻
取ロールの半径（Ｄ／２）および適当な定数Ｋ（ブロッ
ク２１）を乗ずることにより、巻取張力発生用指令電流
分２２が演算される。この巻取張力発生用指令電流分２
２に、上記検出特性Ａに基づくメカロス補償成分Ｋａが
加算され、加算された電流値が駆動モータＭ２への実指
令電流として出力される（ブロック２３）。したがって
、この実指令電流に基づき駆動される駆動モータ、およ
び巻取軸１５までの駆動力伝達系１７にあっては、回転
数に起因するメカロスが生じても、そのメカロスは全て
上記メカロス補償成分Ｋａで補償される。

【００２１】図５において、特性曲線Ｂは、巻取軸１５
に、第４図に示したように製品重量Ｗｏが予め判ってい
る巻取製品ロール３を装着し、フイルムを切った状態（
巻取張力が発生しない状態）にて、少なくとも一回転速
度にて回転させた場合に得られる駆動モータＭ２の負荷
電流値を検出し、該検出値を通るように特性Ａを平行移
動させた特性曲線である。この特性Ｂと特性Ａとの差は
、巻取製品重量に起因するメカロス成分を表わすもので
あるが、場合によっては特性Ｂは特性Ａを平行移動した
ものとは限らないので、特性Ｂも特性Ａと同様横軸を回
転数としたパターンとしてとらえることが望ましい。 また、特性曲線Ｂのように検出されたメカロス成分Ｋｗ
は、実際の制御に際しては次のように演算処理される。 すなわち、上記特性Ｂの検出に際しては、その検出に用
いた製品重量に起因するメカロス成分Ｋｗと前述の回転
数に起因するメカロス成分Ｋａとの和Ｋｗ＋Ｋａとして
検出されるが、この値からＫａを差し引き、その時の製
品重量Ｗｏで割ることにより、製品単位重量当りのメカ
ロス成分Ｋｗｏが演算される。つまり次式により、Ｋｗ
ｏが演算される。 Ｋｗｏ＝（（Ｋｗ＋Ｋａ）−Ｋａ）／Ｗｏ実際の巻取に
おいては、巻取中の製品重量を、フイルム厚さ、製品幅
、巻取長、フイルム比重から刻々演算し、上記定数Ｋｗ
ｏに演算された製品重量Ｗを乗ずることにより、巻取中
の任意の製品重量Ｗに起因するメカロス成分Ｋｂが演算
される。つまり、Ｋｂは、Ｋｂ＝Ｋｗｏ×Ｗ で演算される。この演算された製品重量メカロス補償成
分Ｋｂが、図６に示したように、巻取張力発生用指令電
流分２２に加算される。このとき、同時に前述の回転数
メカロス補償成分Ｋａも加算される。このような制御に
より、回転数に起因するメカロスに加え、製品重量に起
因するメカロスも補償される。

【００２２】さらに図５において、特性曲線Ｃは、上記
製品重量メカロス成分の測定において、コンタクトロー
ル１３によりある面圧Ｐｏを加えた場合のメカロス成分
Ｋｐの特性を示している。なお、図５においては、説明
の便宜上特性曲線Ｂの上に面圧に起因するメカロス成分
Ｋｐを上乗せして特性Ｃを示したが、実際にＫｐを検出
するには、巻取コア１６のみ装着した状態でコンタクト
ロール１３により面圧を加える方が容易かつ現実的であ
る。この特性Ｃの測定においては、少なくとも一点測定
し、その測定点を通るように特性Ｂ又は特性Ａを平行移
動すればよい。また、特性Ｃ自体、横軸を回転数とした
パターンとして検出してもよい。特性曲線Ｃとして検出
されたメカロス成分Ｋｐは、実際の制御に際しては次の
ように演算処理される。すなわち、ある測定面圧Ｐｏに
基づく上記メカロス成分Ｋｐを、その測定面圧Ｐｏで割
ることにより、単位面圧当りのメカロス成分Ｋｐｏが演
算される。つまり、 Ｋｐｏ＝Ｋｐ／Ｐｏ である。この定数Ｋｐｏを用いて、巻取中の任意の面圧
Ｐに起因するメカロス成分Ｋｃが次式により演算される
。 Ｋｃ＝Ｋｐｏ×Ｐ この演算された面圧メカロス補償成分Ｋｃが、図６に示
したように、巻取張力発生用指令電流分２２に加算され
る。このとき、同時に、前述の回転数メカロス補償成分
Ｋａ、あるいはＫａと製品重量メカロス補償成分Ｋｂも
加算される。このような制御により、面圧に起因するメ
カロスが、さらに補償される。なお、上記Ｋｐｏは、互
に異なる２つの面圧を加えてその時のメカロス分を実測
し、両メカロス分の差を上記２つの面圧の差で割ること
によっても求めることが可能である。

【００２３】図７は、本発明をワインダに適用した場合
の概略構成を示している。図において、連続的に製膜さ
れてくる、シート状物としてのフイルム１は、ニップロ
ール３１、３２、ガイドロール３３、３４を経た後、タ
ッチロール３５により面圧を付与されながら所定長まで
巻取コア３８上に巻取ロール３６として巻き取られる。 ニップロール３１、３２、ガイドロール３３、３４は、
駆動モータＭ３により、又は製膜系の駆動装置により、
実質的に製膜速度と同期した速度で駆動される。巻取ロ
ール３６の巻取張力（巻取トルク）は、巻取駆動源とし
ての巻取用駆動モータＭ４の電流制御により制御され、
面圧は、タッチロール３５用のエアシリンダ３７へのエ
ア圧設定により設定される（ブロック３９）。

【００２４】このワインダにおける巻取張力制御も、基
本的には上述のスリッタにおける場合と同じである。す
なわち、非製膜時に、巻取コア３８のみを装着して駆動
モータＭ４を自動的に増速し、負荷電流を検出して（ブ
ロック４０）、回転数に起因するメカロス補償成分Ｋａ
が記憶される。巻取製品重量に起因するメカロス補償成
分Ｋｂ、面圧に起因するメカロス補償成分Ｋｃも、前記
スリッタにおける場合と同様に演算され、巻取張力設定
４１から巻取電流指令に演算（ブロック４２）され巻取
張力発生用指令電流４３とされたものに、各メカロス補
償成分Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ（ブロック４４）が加算され、
巻取中における駆動モータＭ４への実指令電流として出
力される（ブロック４５）。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシート状
物用巻取機の巻取張力制御装置によるときは、回転数に
起因するメカロス成分、および巻取製品重量、面圧に起
因するメカロス成分を精度よく補償でき、各種メカロス
による悪影響を消去して、実巻取張力を正確に目標値、
目標パターンに制御することができる。また、メカロス
が経時的に変化する場合にも、その変化に応じて、メカ
ロス補償が正確に行われるようメカロス補償値、補償用
定数を自動的にかつ容易に変更できるので、長期間にわ
たる運転においても、上記目標とする正確な巻取張力制
御状態を維持することができる。したがって、巻取製品
ロールの巻姿を、常時望ましい高レベルに保つことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシート状物用スリッタの一例を示
す概略側面図である。

【図２】図１のスリッタの概略平面図である。

【図３】図１のスリッタの巻取部の巻取コア装着状態の
概略拡大側面図である。

【図４】図３の巻取部の巻取製品ロール装着状態の概略
構成図である。

【図５】図１のスリッタにおける各種メカロス成分を示
す、回転数と駆動モータ負荷電流との関係図である。

【図６】図１のスリッタにおける巻取張力制御のブロッ
ク図である。

【図７】本発明に係るワインダの一例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１　　シート状物としてのフイルム ２　　原反 ３，３６　　巻取製品ロール ５，６，７，１０，１１，３３，３４　　ガイドロール
８　　カッタ ９　　セパレートロール １２，３７　　エアシリンダ １３　　接圧ロールとしてのコンタクトロール１４　　
エッジ １５　　巻取軸 １６，３８　　巻取コア １７　　駆動伝達系 １８　　制御装置 １９　　電流検出手段 ３１，３２　　ニップロール ３５　　接圧ロールとしてのタッチロールＭ２，Ｍ４　
　巻取駆動源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　巻取駆動源の電流を制御することによ
   り、シート状物の巻取張力を制御するシート状物用巻取
   機の巻取張力制御装置において、巻取コア装着状態でか
   つシート状物の巻取始端を巻取コアに貼着する前の無負
   荷状態にて巻取駆動源の回転速度を自動的に変更する手
   段と、該巻取駆動源の回転速度変更に伴い変化する巻取
   駆動源の負荷電流を検出し記憶する手段と、該記憶され
   た負荷電流分を、シート状物巻取時の巻取張力発生のた
   めに設定される巻取駆動源への巻取張力発生用指令電流
   分に加算する演算手段と、該演算手段により演算された
   電流値を、巻取駆動源への指令電流として出力する出力
   手段と、を備えたことを特徴とするシート状物用巻取機
   の巻取張力制御装置。
2. 【請求項２】　　巻取コア上に予め重量が判っているシ
   ート状物を巻き取った巻取製品ロール状態でかつシート
   状物に巻取張力が発生しない無張力空転状態にて、巻取
   駆動源を少なくとも一回転速度で駆動する手段と、該巻
   取駆動源の回転に伴い発生する巻取駆動源の負荷電流を
   検出し記憶する手段と、該記憶された負荷電流分から、
   上記回転速度と同一回転速度にて検出された前記巻取コ
   ア装着無負荷状態における巻取駆動源の負荷電流分を差
   し引き、差し引かれた電流値を前記シート状物の重量で
   割ることにより、シート状物の単位重量当りの負荷電流
   分を求め、該単位重量当りの負荷電流分から比例演算さ
   れる、巻取中のシート状物の重量分に対応する負荷電流
   分を演算する演算手段と、をさらに備え、該演算手段に
   より演算された電流値を、前記巻取駆動源への指令電流
   に加算する請求項１のシート状物用巻取機の巻取張力制
   御装置。
3. 【請求項３】　　前記シート状物用巻取機が、巻取中巻
   取ロールに面圧を加える接圧ロールを有する巻取機であ
   り、前記巻取コア装着負荷状態でかつ予め設定された接
   圧ロールによる面圧付加状態にて、巻取駆動源を少なく
   とも一回転速度で駆動する手段と、該巻取駆動源の回転
   に伴い発生する巻取駆動源の負荷電流を検出し記憶する
   手段と、該記憶された負荷電流分から、上記回転速度と
   同一回転速度にて検出された前記巻取コア装着無負荷状
   態における巻取駆動源の負荷電流分を差し引き、差し引
   かれた電流値を前記予め設定された面圧で割ることによ
   り、単位面圧当りの負荷電流分を求め、該単位面圧当り
   の負荷電流分から比例演算される、巻取中のシート状物
   の面圧分に対応する負荷電流分を演算する演算手段と、
   をさらに備え、該演算手段により演算された電流値を、
   前記巻取駆動源への指令電流に加算する請求項１又は請
   求項２のシート状物用巻取機の巻取張力制御装置。