JPH04341450A - 連続体の搬送張力制御装置 - 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、連続した線状のものや
帯状のものの搬送張力を制御する連続体の搬送張力制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電線を巻き取る装置とか紙，フィルム，
フォイル，薄い帯状鋼板などに印刷したり、加工したり
するため、これらの線状またはウェブ状のものを巻出し
て搬送し巻取ったり、切断したりする装置は広く用いら
れている。このような場合、これら搬送される線やウェ
ブに一定の張力をかけて搬送することが多い。

【０００３】図３はこのようなウェブ巻出し装置を有す
る印刷装置の一部を示す図である。ウェブ１１は巻出し
コイル１２より巻出され、ダンサロール機構１７，１８
，１９，２０，を介して張力検出器２５を経て、インフ
ィードロール２６を通り巻き出される。巻出しコイル１
２は巻出し速度をサーボモータ１３で制御され、サーボ
モータ１３はモータドライバ１４によって駆動される。 ダンサロールはレバー１７の一端の回転中心１８を中心
に揺動し、レバー１７の他端に設けられたロール１９に
ウェブ１１をかけ、エアシリンダ２３によって揺動する
。位置検出器２２はロール１９の揺動位置を検出する。 エアシリンダ２３は電気空気変換器２４によって駆動さ
れる。ウェブ１１はウェブ１１を駆動する印刷ユニット
のロールにより駆動されるが、この駆動源がメインモー
タ２７であり、駆動軸２８にウェブ１１の搬送速度を検
出する速度検出器２９が設けられている。張力制御装置
１０は、位置検出器２２，速度検出器２９の出力を入力
し、モータドライバ１４と電気空気変換器２４を制御し
てウェブ１１の張力を制御する。

【０００４】図７はこのような張力制御回路の一例を示
した図で（ａ）はサーボモータ１３の制御回路を示し、
（ｂ）は電気空気変換器２４の制御回路を示す。この制
御方法は、ダンサロールのアーム１７の回転位置を位置
検出器２２で検出し、設定された位置６１との差６２を
とり、非線形演算６３をし、比例・積分・微分演算６４
を行った後、速度検出器２９からの速度信号と加算５９
し、モータドライバ１４に出力する。張力検出器２５の
出力を張力表示部５４に表示し、この値を読んでオペレ
ータがウェブ１１の目標張力を定め、この張力となるよ
うなエアシリンダ２３の空気圧を設定７１し、エアシリ
ンダ２３がこの設定圧となるように電気空気変換器２４
で制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の制御方法の場合
、ダンサロールが揺動するときの摩擦、揺動する部品の
慣性モーメント、アーム１７の回転中心部１８を構成す
る歯車とかみ合う歯車２１のバックラッシュ等がそのま
ま、ウェブ１１の張力変動に直接影響を与える。ダンサ
ロールのアーム１７が揺動しなければサーボモータ１３
により修正動作は行なわれず、ウェブ１１の張力の安定
性は構成部品の機械的な性質に大きく左右される。この
ように上述の方法はダンサロールのアームの回転位置を
制御することにウェブ１１の張力を制御するという間接
な制御方法を用いているため、ダンサロールの構成部品
の機械的な不具合が直接制御精度に悪影響を与えている
。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、連続体の張力の検出値に基づき直接連続体の張
力を制御する連続体の搬送張力制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図を
示す。同図において、１は連続体の搬送速度を調整する
速度調整部、２は前記連続体の張力を検出する張力検出
部、３は前記連続体の搬送速度を検出する速度検出部、
４は張力設定値と前記張力検出部２の検出張力との差を
比例・積分・微分演算しこの値を前記速度検出部３の検
出速度に加減算した値に基き速度調整信号を生成して前
記速度調整部１へ出力する速度制御部であり、５はアー
ムの一端を回転中心とし他端にロールを設けこのロール
に前記連続体をかけアームの回転角を変えることにより
前記連続体の張力を変化させるダンサロール、６はこの
ダンサロール５のアームを回転する回転駆動部、７は前
記ダンサロール５のアームの回転位置を検出する位置検
出部、８は前記ダンサロール５のアームの回転位置設定
値と前記位置検出部７の検出位置との差を比例・積分・
微分演算しこの値に基づき前記回転駆動部６へ回転駆動
信号を出力するダンサロール制御部である。

【０００８】また、前記回転駆動部６の行うダンサロー
ル５の位置制御速度を前記速度調整部１の行う前記連続
体の搬送速度制御より遅い応答で制御する。

【０００９】また、前記速度制御部４が、張力設定値と
前記張力検出部２の検出張力との差を第１非線形増幅器
で増幅した後比例・積分・微分演算する。

【００１０】また、前記ダンサロール制御部８が、前記
ダンサロール５のアームの回転位置設定値と前記位置検
出部７の検出位置との差を第２非線形増幅器で増幅した
後比例・積分・微分演算する。

【００１１】また、前記第１非線形増幅器は入力値が小
さいときは大きく、大きくなると小さな増幅度を有し、
前記第２非線形増幅器は入力値が小さいときは小さく、
大きくなると大きな増幅度を有するようにする。

【００１２】

【作用】速度制御部４は、連続体の張力設定値と張力検
出部２の検出張力との差を比例・積分・微分演算し、こ
の値と速度検出部３の検出速度との和を増幅し、速度調
整信号を生成して速度調整部１を制御する。ダンサロー
ル制御部８は、ダンサロール５のアームの回転位置設定
値と位置検出部７の検出位置との差を比例・積分・微分
演算し、この値を増幅して回転駆動信号を出力して回転
駆動部６を制御する。

【００１３】ダンサロール５をほぼ中央の位置に制御す
るためのダンサロール制御部８と速度制御部４の２つの
制御ループをもつことにより、急激な大きな張力変動は
ダンサロール５の揺動により吸収し、ダンサロール５の
機構を構成する部品の機械的な摩擦やガタによる変動は
速度制御部４により制御して補正される。ダンサロール
制御部８の制御の応答速度を充分に遅くすることにより
相互干渉を避け、広い範囲の制御を安定に行うことが可
能になる。

【００１４】速度制御部４が、張力設定値と張力検出部
２の検出張力との差を第１非線形増幅器で増幅すること
により、摩擦やガタなどの小さい変動には鋭敏な修正を
行うが、大きな変動に対しては必要以上の修正はせず、
ダンサロールの揺動によりそれを吸収させて速度制御を
安定にする。

【００１５】ダンサロール制御部８が、ダンサロール５
のアームの回転位置設定値と位置検出部７の検出位置と
の差を第２非線形増幅器で増幅する。

【００１６】第１非線形増幅器は入力値が小さいときは
大きく、大きくなると小さな増幅度を有し、第２非線形
増幅器は入力値が小さいときは小さく、大きくなると大
きくなる増幅度を有するようにすると、張力の短時間の
変動や細かな変動に速度制御部４の制御が対応し、大き
な変動やゆっくりした変動にはダンサロール制御部８の
制御が対応するようになる。その理由は、ダンサロール
５の位置が平均的にほぼ中央付近にあるならば、急激に
大きな張力変動があっても、ダンサロールが広い可動範
囲内で動くことにより張力変動を吸収することができる
。従って、中央付近にあればよく厳密に位置制御する必
要はない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は本実施例の制御回路を表わし、（ａ）はサ
ーボモータの制御回路、（ｂ）はエアシリンダの制御回
路を示す。図３は本実施例を巻出し張力制御において実
現する印刷装置の一部を示す。図３において、１０は本
実施例の張力制御部、１１はウェブで連続した印刷され
る紙やポリエチレンシートなどである。１２はウェブ１
１を巻いてある巻出しコイル、１３は巻出しコイル１２
の巻出し速度を制御するサーボモータ、１４はこのサー
ボモータ１３を駆動するモータドライブ、１５，１６は
巻出しコイル１２の巻出し径を検出するための径検出用
エンコーダ、１７はダンサロールを構成するアーム、１
８はアーム１７の一端に設けられ回転中心となっており
大歯車（ギヤ）を構成する。１９はアーム１７の他端に
設けられたロールでウェブ１１をかける。２０はアーム
１７の中間部に設けられた後述するエアシリンダ２３の
取合部、２１はギヤ１８のピニオン（小歯車）を構成し
、アームの回転位置を取り出す。２２は、このピニオン
２１の回転位置から取合部２０の回転位置を検出する位
置検出器である。

【００１８】２３はエアシリンダでロッドの先端はアー
ム１７の取合部２０と取合い、アーム１７を揺動させる
。２４は電気信号を空気圧に変換してエアシリンダ２３
を制御する電気空気変換器、２５はウェブ１１の張力を
検出する張力検出器、２６はウェブ１１を下流に導くイ
ンフィードロール、２７はウェブ１１を搬送する駆動源
となるメインモータ、２８はメインモータ２７の原動軸
、２９はこの原動軸２８よりウェブ１１の搬送速度を検
出する速度検出器である。

【００１９】次に図２を説明する。同図において、５１
はウェブ１１の張力を設定する張力設定器、５２は減算
器、５３は張力検出器２５の検出値を増幅するアンプ、
５４は張力検出器２５の出力を表示する張力表示器、５
５は第１非線形増幅器で、入力値が小さいときは大きな
増幅率を有し、大きくなると小さな増幅率を有する。５
６は比例・積分・微分演算器、５７は速度検出器２９の
出力する回転信号を電圧に変換する変換器、５８はアン
プ、５９は加算器、６０はアンプである。

【００２０】６１はダンサロールのアーム１７の回転位
置を設定する位置設定器、６２は減算器、６３は第２非
線形増幅器で入力値が小さいときは小さな増幅率で、大
きくなると大きな増幅率となる。６４は比例・積分・微
分演算器、６５は増幅器である。

【００２１】次に動作について説明する。まず、図２の
（ｂ）に示すエアシリンダ制御回路について説明する。 ダンサロールのアーム１７の取合部２０の位置を位置検
出器２２で検出し、位置設定器６１の設定値との差を減
算器６２でとり、第２非線形増幅器６３で非線形増幅を
し、比例・積分・微分演算器６４で演算した後、４〜２
０ｍＡの電流に変換しエアシリンダ２３を操作する電気
空気変換器２４に入力する。これによりウェブ１１の張
力がどのような値であろうと、ダンサロールのアーム１
７は常に設定された位置に制御される。

【００２２】次に（ａ）に示すサーボモータ制御回路に
ついて説明する。張力検出器２５でウェブ１１の張力を
検出し、張力設定器５１で設定された設定張力との差を
減算器５２でとり、第１非線形増幅器５５で増幅した後
、比例・積分・微分演算器５６で演算する。速度検出器
２９の出力の回転数を電圧に変換器５７で変換し、アン
プ５８で増幅した値を比例・積分・微分演算した値と加
算器５９で加算後、アンプ６０で増幅しサーボモータ１
３を操作するモータドライバ１４に入力する。この制御
回路によりウェブ１１の張力は張力設定値に適合するよ
うに制御される。

【００２３】（ｂ）に示す制御回路の比例・積分・微分
演算器６４の積分演算において、ダンサロールの位置制
御の制御速度の応答が（ａ）に示すサーボモータ制御回
路のウェブ１１の張力の制御の応答速度より充分に遅く
なるように設定する。これにより、大きな張力変動が生
じた場合にはダンサロールの揺動により吸収する。小さ
なゆっくりした変動はサーボモータ１３がウェブ１１の
張力を一定に保つよう制御する。

【００２４】第１非線形増幅器５５の増幅特性により、
急激な張力変動はダンサロールの揺動により吸収し、一
方摩擦やガタなどの小さい変動には鋭敏な修正を行うが
、大きな変動に対しては必要以上の修正を避けて速度制
御を安定化する。第２非線形増幅器６３の増幅特性によ
り、ダンサロールを平均的にほぼ中央付近の位置に維持
してダンサロールの可動範囲を広くし、急激に大きな張
力変動があっても吸収できるようにする。

【００２５】このように、本実施例の制御はダンサロー
ルの摩擦や慣性モート、位置検出における歯車のバック
ラッシュなど機械的な要因による張力変動要素を無視で
き、ダンサロールの長所および張力検出器２５の出力を
直接用いたことにより、突発的張力変動や、細かい張力
変動にも十分対応できる。

【００２６】図４は本実施例をインフィード張力制御に
用いた場合を示す。図中３０は印刷ユニットを示す。図
５は本実施例をアウトフィード張力制御に用いた場合を
示す。この場合、図２に示す５９は減算器となり、アン
プ５８の出力から比例・積分・微分器５６の出力を減算
した値をアンプ６０に出力する。図６は巻取張力制御に
用いた場合を示す。図中３１はアウトフィードロールを
示し、３２は巻取りコイルを示す。この場合も、図５の
場合と同様に図２において、５９は減算器として働き、
アンプ５８の出力から比例・微分器５６の出力を減算す
る。これらいずれの張力制御においても、本実施例をほ
ぼそのまま用いることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
はウェブの張力を検出して、この張力を用いてウェブの
張力を直接制御すると共に、ダンサロールの位置を所定
位置に制御し、細かな張力変動、大きな張力変動、突発
的な変動やゆっくりした変動に対しても対応することが
できる制御を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本実施例の制御回路図である。

【図３】巻出張力制御を行う場合の装置の構成図である
。

【図４】インフィード張力制御を行う場合の装置の構成
図である。

【図５】アウトフィード張力制御を行う場合の装置の構
成図である。

【図６】巻取張力制御を行う場合の装置の構成図である
。

【図７】従来の張力制御回路の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１　　ウェブ １２　　巻出しコイル １３　　サーボモータ １４　　モータドライブ １７　　アーム １８　　アームの一端に設けられた回転中心となるギヤ
１９　　アームの他端に設けられたロール２０　　取合
部 ２１　　ギヤと取り合うピニオン ２２　　位置検出器 ２３　　エアシリンダ ２４　　電気空気変換器 ２５　　張力検出器 ２９　　速度検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続体の搬送速度を調整する速度調整
   部と、前記連続体の張力を検出する張力検出部と、前記
   連続体の搬送速度を検出する速度検出部と、張力設定値
   と前記張力検出部の検出張力との差を比例・積分・微分
   演算しこの値を前記速度検出部の検出速度に加減算した
   値に基づき速度調整信号を生成して前記速度調整部へ出
   力する速度制御部と、アームの一端を回転中心とし他端
   にロールを設けこのロールに前記連続体をかけアームの
   回転角を変えることにより前記連続体の張力を変化させ
   るダンサロールと、このダンサロールのアームを回転す
   る回転駆動部と、前記ダンサロールのアームの回転位置
   を検出する位置検出部と、前記ダンサロールのアームの
   回転位置設定値と前記位置検出部の検出位置との差を比
   例・積分・微分演算しこの値に基づき前記回転駆動部へ
   回転駆動信号を出力するダンサロール制御部とを備えた
   ことを特徴とする連続体の搬送張力制御装置。
2. 【請求項２】　　前記回転駆動部の行うダンサロールの
   位置制御速度を前記速度調整部の行う前記連続体の搬送
   速度制御より遅い応答で制御することを特徴とする請求
   項１記載の連続体の搬送張力制御装置。
3. 【請求項３】　　前記速度制御部が、張力設定値と前記
   張力検出部の検出張力との差を第１非線形増幅器で増幅
   した後比例・積分・微分演算するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の連続体の搬送張力制御装置。
4. 【請求項４】　　前記ダンサロール制御部が、前記ダン
   サロールのアームの回転位置設定値と前記位置検出部の
   検出位置との差を第２非線形増幅器で増幅した後比例・
   積分・微分演算するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の連続体の搬送張力制御装置。
5. 【請求項５】　　前記第１非線形増幅器は入力値が小さ
   いときは大きく大きくなると小さな増幅度を有し、前記
   第２非線形増幅器は入力値が小さいときは小さく、大き
   くなると大きな増幅度を有するようにしたことを特徴と
   する請求項３または４記載の連続体の搬送張力制御装置
   。