JPH058916A

JPH058916A - リワインダ制御装置

Info

Publication number: JPH058916A
Application number: JP16823791A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 林孝小
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】プロセスの条件に依存せず、中間ロールの影
響による張力変動を抑制しうるリワインダ制御装置を提
供すること。【構成】速度基準または実速度信号を用いて中間ロー
ル６の加減速トルクおよび機械損トルクを算出するトル
ク算出手段３３，３４と、このトルク算出手段によって
算出された両トルクと中間ロールを駆動する電動機９の
発生トルクとが等しくなるように電動機の垂下特性量を
調整する垂下量調整手段３７とを具備したリワインダ制
御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シート材が巻かれてい
るアンワインダとこのアンワインダに巻かれているシー
ト材を巻取るワインダの中間に設けられた中間ロールの
回転速度をワインダの巻取り速度に対応する速度基準に
従って速度制御するリワインダ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リワインダ装置は図２に示すように、ア
ンワインダ２から巻き戻されたシート材１を巻取りロー
ル３に巻取る装置である。巻取りロール３は、リアドラ
ム４およびフロントドラム５によりサーフェス駆動され
る。アンワインダ２および巻取りロール３間には中間ロ
ール６および張力検出ロール７が設けられている。アン
ワインダ２は電動機８によって駆動され、中間ロール６
は電動機９によって駆動され、リアドラム４は電動機１
０によって駆動され、フロントドラム５は電動機１１に
よって駆動される。張力検出ロール７と協働してシート
材１の巻取り張力が張力検出器１２によって検出され、
張力検出信号Ｔが出力される。電動機８は制御回路１３
によって制御され、電動機９は制御回路１４によって制
御され、電動機１０および１１は制御回路１５によって
制御される。

【０００３】制御回路１３は、張力基準を設定する張力
設定器１６と、アンワインダ２自体の慣性による張力誤
差を補償する慣性補償回路１７と、張力設定器１６から
の設定張力信号、張力検出器１２によって得られた張力
フィードバック信号Ｔ、および慣性補償回路１７の出力
信号に基づいて張力制御信号を形成する張力制御回路
（ＴＣ）１８と、この張力制御回路１８から出力される
張力制御信号に基づいて電流制御信号を形成する電流制
御回路（ＣＣ）１９と、この電流制御回路１９から出力
される電流制御信号に従って電動機８に所定の電流を供
給する電力変換器２０とから構成されている。

【０００４】制御回路１５は、巻取り速度基準を指令す
る速度基準回路２１と、速度基準回路２１からの速度基
準と電動機１０に取付けられた速度検出器２２により検
出された実速度との偏差に基づき速度制御信号を形成す
る速度制御回路（ＳＣ）２３と、速度制御回路２３から
の速度制御信号に基づきリアドラム４側の電流制御信号
を形成する電流制御回路（ＣＣ）２４と、電流制御回路
２４によって形成された電流制御信号に従って電動機１
０に電流を供給する電力変換器２５と、速度制御回路２
３からの速度制御信号に基づきフロントドラム５側の電
流制御信号を形成する電流制御回路（ＣＣ）２６と、電
流制御回路２６によって形成された電流制御信号に従っ
て電動機１１に電流を供給する電力変換器２７とから構
成されている。

【０００５】制御回路１４は、速度基準回路２１からの
速度基準から垂下量設定器２８によって設定された垂下
量相当分だけ減算したものを中間ロール６の速度基準と
し、電動機９に取付けた速度検出器２９によって検出さ
れた実速度との偏差に基づき速度制御信号を形成する速
度制御回路（ＳＣ）３０と、速度制御回路３０からの速
度制御信号に基づき電流制御信号を形成する電流制御回
路（ＣＣ）３１と、電流制御回路３１によって形成され
た電流制御信号に従って電動機９に電流を供給する電力
変換器３２とから構成されている。

【０００６】以上のように構成されたリワインダ制御装
置において、制御回路１４は速度基準回路２１によって
設定された速度基準と速度検出器２２で検出された実速
度信号との偏差を演算し、速度制御回路２３で実速度を
速度基準に等しくするような速度制御信号を形成し、電
流制御回路２４，２６および電力変換器２５，２７を介
して電動機１０，１１の電流が制御される。これによ
り、シート材１の一定速度での巻取りを達成する。

【０００７】中間ロール６の速度基準としては速度基準
回路２１によって設定される速度基準から垂下量設定器
２８の出力信号すなわち垂下量相当の速度分を減算した
ものを用いる。垂下量設定器２８は速度制御回路３０の
出力信号を分圧し、適当なレベル変換を行うものとして
構成され、速度制御回路３０から出力される速度制御信
号すなわち中間ロール６の負荷が増大すると、垂下量設
定器２８の出力も増大し、中間ロール６の速度基準を減
少させる。すなわち、電動機９の負荷の増大に応じてそ
の速度を低下させる、いわゆる垂下特性を実現するもの
である。このような特性を持たせる理由は、中間ロール
６とシート材１の速度に差がある場合、中間ロール６の
速度をしかるべく調整させようとすることにある。例え
ば、中間ロール６の速度がシート材１の速度よりも速い
場合、電動機の負荷は増大するので、中間ロール６の速
度を低下させ、シート材１の速度とバランスさせる。

【０００８】張力検出回路１２によって検出されたシー
ト材張力は張力設定回路１６で設定された張力と突き合
わされ、その偏差をゼロにするように、すなわち、実張
力が設定張力に等しくなるように、電動機８の電流が制
御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリワイ
ンダ制御装置においては、巻取りロール３の加減速時に
張力変動が大きいという問題があった。以下、このこと
について説明する。

【００１０】中間ロール６と巻取りロール３の間の速度
差をΔｖ、シート材１のヤング率をＹとすると、速度差
Δｖによって生ずる張力誤差ΔＴは、

【数１】となり、アンワインダ張力Ｔ_uとワインダ張力Ｔ_wとの
間に張力誤差ΔＴが生ずる。この張力誤差ΔＴが小さい
間は（１）式に従うが、張力誤差ΔＴが中間ロール６と
シート材１との間の摩擦力より大きくなると、シート材
１は中間ロール６上をすべり始める。この時の張力誤差
はΔＴ′は、中間ロール６とシート材１との間の速度差
をΔｖ′、動摩擦係数をμ、シート材１が中間ロール６
に接触している面積をＡとすると、 ΔＴ′＝Δｖ′・μ・Ａ …（２）となる。

【００１１】一方、中間ロール６および巻取りロール３
の速度には、制御誤差並びに速度応答の違いにより誤差
を生ずる。特に加減速中は両者の速度応答の違いにより
速度差が大きくなる。巻取りロール３の速度制御系の開
ループ一巡伝達関数Ｇは、ラプラス演算子をＳ、ゲイン
定数をＫ、速度制御回路の時定数をＴ₁、電流制御系の
時定数をＴ₂、巻取りロール３およびその駆動電動機の
合計の慣性モーメントをＪとして、Ｇ＝（Ｋ（１＋（１／Ｔ₁）Ｓ））／（ＪＳ²（１＋（１／Ｔ₂）Ｓ）） …（３）と表される。巻取りロール３の慣性モーメントはロール
径が大きくなるに従い増加する。このため、（３）式の
一巡伝達関数Ｇのゲインはロール径の増加に伴い低下す
るので、速度応答は遅くなる。また、巻取りロール３の
慣性モーメントはシート材１の密度や幅寸法によっても
変化するので、製品の品種の違いによっても速度応答は
変化する。これに対し、中間ロール６の慣性モーメント
は常に一定であるので、速度応答は変化しない。このた
め、巻取りロール３のコイル径あるいは品種の違いによ
り中間ロール６と巻取りロール３の速度応答に差が生ず
る。そのため、速度基準を変化させた時、中間ロール６
および巻取りロール３がそれぞれ目標速度に到達するま
での時間に差が生じ、両者に速度差が生ずることにな
る。この速度差が生ずると、まず（１）式に従い張力誤
差が増大していき、それが極大点に達し摩擦力を上回る
と、シート材１と巻取りロール３との間にすべりを生じ
始め、張力誤差は（２）式に従う値に低下する。したが
って、（１）式の領域における張力誤差を低減すること
が重要な問題になる。

【００１２】従来のリワインダ制御装置では、中間ロー
ル６と巻取りロール３の間に速度差が生ずると、（１）
式に従い張力誤差が発生し、この分、中間ロール６の負
荷が増減する。しかし、中間ロール６は速度制御されて
いるため、負荷の増減は速度制御回路３０の出力である
速度制御信号の増減分、すなわち電流制御回路３１から
出力される電流制御信号の増減分だけ、垂下量を調整す
ることにより中間ロール６の速度を巻取りロール３の速
度に一致するように補償しようとするものである。

【００１３】しかしながら、（１）式から分かるよう
に、張力誤差ΔＴは速度差Δｖの積分値に比例するの
で、逆に同一の張力誤差のもとでもプロセスの状況によ
り速度差のレベルは異なる。また、シート材の品種によ
りヤング率Ｙが異なるので、やはり張力誤差ΔＴと速度
差Δｖの関係は一定とはならない。すなわち、垂下量の
最適値はプロセスの条件に依存するので、従来、ある条
件下で最適な垂下量の調整を行っても、条件が変化する
と最適値から外れてしまい、大きな張力変動を生じてし
まうという不都合があった。

【００１４】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、プロセス条件に影響されることなく、中間ロール
の影響による張力変動を抑制しうるリワインダ制御装置
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のリワインダ制御装置は、速度基準または中間
ロールの実速度を用いて中間ロールの加減速トルクおよ
び機械損トルクを算出するトルク算出手段と、このトル
ク算出手段によって算出された両トルクと中間ロールを
駆動する電動機の発生トルクとが等しくなるように電動
機の垂下特性量を調整する垂下量調整手段とを具備した
ことを特徴とする。

【００１６】

【作用】中間ロールは本来、シート材の走行に影響を及
ぼさないように駆動することが理想であり、そのために
は、中間ロールは自己の機械損トルク分と加減速トルク
分の合計値になるように駆動電動機の出力トルクを制御
してやれば良いことになる。本発明は、この点に着目し
て成されたものであって、巻取りロールの速度信号を用
いて中間ロールの加減速トルクおよび機械損トルクを演
算し、この２つの信号を加算して中間ロール駆動電動機
のトルク基準とし、このトルク基準と実トルクの偏差に
応じ、中間ロールの垂下量を調整することにより、中間
ロール駆動電動機の実トルクを制御する。こうすること
により、中間ロールがシート材の走行に影響を与えると
いうことがなくなり、従来、中間ロールと巻取りロール
の速度差に起因して生じていた張力変動を除去すること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例を示すものであ
る。図１において図２と同一部分については同一符号を
付し、その部分の説明は省略する。

【００１９】図１のリワインダ制御装置においては、図
２の制御装置を基本とし、それに、中間ロールの加減速
トルクを演算する慣性補償回路３３、中間ロールの機械
損トルクを演算する機械損補償回路３４、慣性補償回路
３３および機械損トルク演算回路３４の両出力信号を加
算し中間ロールのトルク基準を算出する加算器３５、中
間ロール駆動電動機９の実電流を検出する電流検出器３
６、および加算器３５から出力される中間ロールトルク
基準と電流検出器３６で検出された実電流に基づいて得
られる実トルクとの偏差から垂下量補正信号を出力する
垂下量制御回路３７が付加されている。なお、慣性補償
回路３３および機械損補償回路３４により、中間ロール
の加減速トルクおよび機械損トルクをを算出するのに、
上記実施例においては、速度基準回路２１から与えられ
る速度基準を用いるものを示したが、これはフィードフ
ォワード的に安定したトルク値を得ることができるとい
う特徴がある。場合によっては電動機９に付設されてい
る速度検出器２９を介して得られた実速度を用いてもよ
い。ただし、この場合は実速度の変動分が外乱的に作用
することがありうることを考えておく必要がある。

【００２０】上記のように構成されたリワインダ制御装
置により、中間ロール駆動電動機９の垂下量を調整する
ことにより中間ロール６のトルクが制御される。

【００２１】慣性補償回路３３において巻取りロールの
速度基準信号を微分し、その値に中間ロール６の慣性モ
ーメントを乗ずることにより加減速トルクを算出する。
中間ロールの機械損は一般にロール回転速度の関数とな
るので、機械損補償回路３４では関数発生器を具備し、
巻取りロール速度基準信号により機械損トルクを算出し
それを表す信号を出力する。慣性補償回路３３および機
械損補償回路３４の両出力信号は加算され、中間ロール
６のトルク基準信号を算出する。一方、中間ロール駆動
電動機９が直流機である場合、その出力トルクは電機子
電流に比例するので、電流検出器３６で電動機の電機子
電流を検出し、その検出電流に基づいて実トルクを算出
する。この実トルクを表す信号と加算器３５から出力さ
れるトルク基準信号との偏差を垂下量制御回路３７で演
算増幅し、垂下量補正信号を発生させる。この垂下量補
正信号により垂下量設定器２８の出力信号に補正をかけ
ることにより、速度制御回路３０、電流制御回路３１お
よび電力変換器３２を介して中間ロール６用駆動電動機
９の発生トルクを制御する。

【００２２】このように中間ロール６の慣性補償トルク
および機械損トルク基準を算出し、それを実トルクと突
き合わせて垂下量特性を調整することにより、中間ロー
ル６のトルクを常に自己のロールの駆動に必要なトルク
値に制御することができるので、シート材１の走行に影
響を与えることなく、張力変動を抑制することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、中間ロールの駆動トル
クを自ロールの駆動に必要なトルク値に制御することが
できるので、シート材の走行に影響を与えることがなく
なり、従来、中間ロールと巻取りロールの速度差に起因
して生じていた張力変動を除去することの可能なリワイ
ンダ制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるリワインダ制御装置の
ブロック図。

【図２】従来のリワインダ制御装置のブロック図。

【符号の説明】

２アンワインダ３巻取りロール６中間ロール９電動機１４制御回路２１速度基準回路２８垂下量設定器２９速度検出器３１電流制御回路３２電力変換器３３慣性補償回路３４機械損補償回路３６電流検出器３７垂下量制御回路

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】シート材が巻かれているアンワインダとこ
のアンワインダに巻かれているシート材を巻取るワイン
ダの中間に設けられた中間ロールの回転速度を前記ワイ
ンダの巻取り速度に対応する速度基準に従って速度制御
するリワインダ制御装置において、前記速度基準または前記中間ロールの実速度を用いて前
記中間ロールの加減速トルクおよび機械損トルクを算出
するトルク算出手段と、このトルク算出手段によって算
出された両トルクと前記中間ロールを駆動する電動機の
発生トルクとが等しくなるように前記電動機の垂下特性
量を調整する垂下量調整手段とを具備したことを特徴と
するリワインダ制御装置。