JPH0699063B2 - 慣性張力補償巻取繰出し装置 - Google Patents

慣性張力補償巻取繰出し装置

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JPH0699063B2
JPH0699063B2 JP60014257A JP1425785A JPH0699063B2 JP H0699063 B2 JPH0699063 B2 JP H0699063B2 JP 60014257 A JP60014257 A JP 60014257A JP 1425785 A JP1425785 A JP 1425785A JP H0699063 B2 JPH0699063 B2 JP H0699063B2
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tension
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善朗 内沼
光彦 中村
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/1806Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in reel-to-reel type web winding and unwinding mechanism, e.g. mechanism acting on web-roll spindle

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  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、巻取繰出し装置に係り、特に、処理工程中の
起特・停止時等の加減速時に発生する慣性の作用力によ
り生じる有害な張力変動に対し、この張力変動を軽減さ
せ、好適な張力制御を行なう巻取繰出し装置に関する。
〔発明の背景〕
巻取装置・繰出し装置において巻取・繰出し時の慣性に
よる張力変動を軽減する方法には、例えば、特開昭55−
48145号公報が開示されている。ここに示された慣性補
償制御装置は、巻取装置、もしくは、繰出し装置におい
て、処理工程の加減速率を外部設定によらず一定周期毎
に自動的に計測することにより、加減速時における時々
刻刻の加減速率変化に対応した慣性補償量を出力し、巻
取装置、もしくは、繰出し装置の駆動モータを制御する
ものであり、張力制御対象である紙・フイルム・ゴム・
金属等の帯状もしくは線状(以下、ウエブと称す)の加
工物の実加速度を検出し、慣性補償量を演算し、駆動系
を制御している。
しかし、制御対象となるウエブの張力は、加減速度が生
じることにより、慣性の作用力を受け、異常な張力変動
が生じることになる。実際の加減速度を検出し、帰還回
路による補償を行なう方式は、加減速度と慣性モメント
により生じる張力変動を加減速度の検出を基に補正する
もので、基本的に加減速時の慣性による張力変動を補償
する方法ではない。また、高精度や張力制御を目的とす
る場合は、制御系の遅れ時間等も悪影響となり、加減速
時にウエブに慣性の作用力として異常張力が生じてしま
う。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、処理工程での加減速度を巻取装置側で
滑らかな連続曲線的に制御し、繰出し側の負荷エネルギ
量を制御された加減速度と繰出し側慣性モメントにより
制御することにより、加減速時の慣性による張力変動を
軽減する装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、慣性の作用力が張力精度に対して悪影響とな
る理由として、ウエブの加減速度検出の時間的遅れ及び
加減速度曲線の不連続な点に鑑み、繰出し側及びライン
プーリ等の慣性力をウエブに有効に作用させる様に立上
がり立下がり時の速度曲線を加減速度曲線が滑らかなに
なる様に、巻取側を制御し、同時に、この加速度曲線に
相当する逆相の出力を利用して繰出し側の駆動・制動力
を制御するものである。
〔発明の実施例〕
第1図に基づき本発明の一実施例を説明する。
この構成は、張力制御対象となるウエブ1、ウエブ1を
コイル状に巻付けた繰出しドラム2、繰出しドラムの駆
動軸に回転可能に連結され、その回転速度を検出する速
度検出器3、繰出しドラム2の駆動軸軸端に設けられ、
駆動軸により繰出しドラム2に負荷トルクを与える磁性
粉体式クラツチ4、磁性粉体式クラツチ4の入力軸に駆
動トルクを与える誘動電動機、ウエブ1を走行可能に回
転支持するラインプーリ7、ラインプーリ7を摺動可能
に配置結合し、ウエブ1の張力を検出する張力検出器
6、ウエブ1をコイル状に巻取る巻取ドラム8、巻取ド
ラム8の駆動軸を駆動する直流電動機9、巻取ドラム8
の回転速度を検出するため駆動軸に設けた速度検出器1
0、ウエブ1に回転可能に連結したプーリより繰出し側
の速度を検出する速度検出器11、同様に、ウエブ1の巻
取側速度を検出する速度検出器12、ウエブ1の所要張力
を設定する張力設定器13、張力検出器6と張力設定器13
との出力を比較する張力比較器14、巻取側の起動・停止
指令及び最高速度指令等を与える速度設定器15、巻取側
速度検出器12、速度検出器10及び速度設定器15の出力を
入力として最高な速速度制御信号を与える速度指令演算
部16、速度指令演算器16の出力より直流電動機9を駆動
制御するサーボ増幅器17、繰出しドラム2にコイル状に
巻付けられたウエブ1の初期慣性モメント及び初期外径
を設定する設定器18,19、速度指令演算部16の速度指令
出力信号を微分して加速度信号を出力する微分回路20、
微分回路20の出力信号の極性を反転する極性反転器21、
速度検出器3及び繰出側速度検出器11の出力信号より繰
出し側ドラム2にコイル状に巻かれたウエブ1の外径を
演算し、設定器18,19の初期慣性モメント及び初期外径
を補正する機能と極性反転器21の反転加減速量出力より
加減速時の張力変動分を演算する機能をもつた慣性量演
算部22、張力比較器14及び慣性量演算部22の出力信号よ
り磁性粉体式クラツチ4の伝達トルク量を制御する増幅
器23とからなる。
一実施例の動作を以下に示す。
初期段取として、繰出しドラム2にコイル状に巻かれた
ウエブ1をラインプーリ7、張力検出器6等を介して巻
取ドラム8にコイル状に巻取り可能な様に連結する。繰
出し側誘動電動機5を巻取回転方向の逆方向に起動さ
せ、張力設定器13により設定張力指令を与える。張力設
定器13の出力により増幅器23を介し、磁性粉体式クラツ
チ4の伝達トルク量が制御され、駆動軸及び繰出しドラ
ム2を介してウエブ1に張力が生じる。この張力が張力
検出器6の出力信号を発生させ、比較器14により張力設
定器13で設定した張力と等しい張力がウエブ1に生じ
る。この初期段取時の状態の説明を第2図で説明する
と、張力設定器13及び張力検出器6の出力より比較器1
4、増幅器23を介して制御される磁性粉体式クラツチ4
の制御された負荷トルクTにより、ウエブ1の張力F
は、負荷トルクTと共に初期張力設定期間に示すように
ゆるやかに設定張力となる。
巻取り工程の巻取り装置の立上がり立下がり時に、速度
指令演算部16で直流電動機9の速度制御を行なう速度指
令電圧をウエブ1の加減速度が連続曲線となる様に、任
意のカム曲線に相当した速度曲線として指令値をプログ
ラム的、もしくは、アナログ的に処理し、パターン化さ
せ、ウエブ1の不連続な加減速度の発生を防止してい
る。
巻取ドラム2にコイル状に巻かれるウエブ1の径の変化
による速度指令電圧の補正は、速度検出器10,12との出
力信号により、速度指令演算部16で演算し、対処してい
る。以上により、速度設定器15の起動・停止指令により
巻取装置によりコイル状に巻取られるウエブ1の加減速
度時の速度は、任意の加速度が連続である速度曲線をも
つ速度で駆動される。
以下、巻取装置の起動時を例にあげて説明する。
巻取ドラム8にコイル状に巻かれたウエブ1は速度指令
演算部16によりライン中のウエブ1の速度がその加速曲
線が連続、かつ、滑らかな様に駆動制御される。このと
き、繰出し側制御系に対し、速度指令演算部16より巻取
り側制御系への速度信号出力と同様な出力を同時に微分
器20に入力し、加速度出力の極性を極性反転器21で反転
させ、慣性量演算部22の入力とする。
慣性量演算部22は、初期設定された繰出し側駆動系及び
繰出しドラム2等の慣性モメントと、繰出し側ドラム2
にコイル状に巻かれたウエブ1の初期慣性モメント及び
初期外径を設定器18,19により与えられ、起動時のウエ
ブ1の加速度により繰出しドラム2等の慣性により生じ
る慣性張力に相当する張力誤差量(起動時は一般に増加
量となる)を演算し、増幅器23を介し、磁性粉体式クラ
ツチ4の制御トルク量を減少させる。
すなわち、ウエブ1に生じる加減速度に対し、慣性の作
用力に見合う張力誤差量として、ウエブ1の加速と同時
に繰出し側の制御トルク量をウエブ1の加速に伴なう慣
性力による張力の増加量と同量のトルク量として減少
し、ウエブ1の実質的な張力を一定とするものである。
起動時の状態の説明を第2図で説明する。速度設定器15
の起動指令を受け、巻取られるウエブ1の走行速度v
はその加速度αが連続、かつ、滑らかな曲線となる様
に、速度指令演算部16等により制御され、これと同時に
速度指令演算部16より出力された信号を微分器20、極性
反転21、慣性量演算部22等を介して磁性粉体式クラツチ
4の負荷トルクTは、図に示すようにウエブ1の加速度
αと逆相の慣性モメントを重荷された滑らかな曲線で
示されるように減少する。これよりウエブ1の実質的な
張力Tは、加速時の慣性力による増加分と、負荷トルク
の減少分が相殺し、一定の張力で所要速度まで加速され
る。
以上、巻取り起動時について説明したが、停止時も同様
であり、慣性の作用力の極性が逆になるだけである。第
2図に停止時の各操作量を同様に示す。
また、起動停止を繰返し操作する場合に、繰出しドラム
2にコイル状に巻かれたウエブ1が減少するため、この
慣性モメントが減少する。この補正として、巻取り中に
繰出しドラム2の回転速度を検出する速度検出器3と繰
出されるウエブ1の走行速度を検出する速度検出器11と
により繰出しドラム2にコイル状に巻かれたウエブ1の
半径を演算し、各設定器18,19の設定値を随時演算する
機能を慣性量演算部22に設けている。
この内容を理論式で示すと、 ΔF・R=(JKM+JKP+J=ΣJ
(1) ΔF:慣性の作用力による張力誤差 R:繰出しドラムに巻かれたウエブの半径 JKM:繰出しドラム軸換算駆動系慣性モメント JKP:繰出しドラム及びラインプーリ慣性モメント J:繰出しドラムにコイル状に巻かれたウエブの慣
性モメント ΣJ:繰出しドラム軸の総慣性モメント :繰出しドラム軸の角加速度 =α/R ……(2) α:ウエブの巻取時のライン加減速度 (1),(2)式よりウエブの巻取時のライン加減速度
により、張力変動ΔFが生じ、その大きさは次式で示さ
れる。
ΔF=ΣJ・α/R このウエブの加減速時に増減する張力誤差に相当する磁
性粉体式クラツチの負荷トルク量分ΔTを、ウエブの加
減速と同時に増減することにより、設定張力を一定に保
つ。すなわち、 ∵ΔT=ΔF・R F=ウエブの張力 ΔF:磁性粉体式クラツチの制御負荷トルク量 となり、加減速度中の実質的にウエブに作用する張力を
生じさせるトルクがF・Rとして一定となるため、ウ
エブの張力を定張力とすることができる。もちろん、巻
取中に緩やかに減少する繰出しドラムに巻かれたウエブ
の半径Rに対する補償は、前述の様に、慣性演算部に
より対処され、定常速度時の半径の緩やかな減少に対す
る張力の補償は、張力検出器6と比較器14によりなされ
る。
第3図に他の実施例を示す。前の実施例と相異する内容
は、巻取り側の加減速度信号を検出する方法で、直流電
動機9の電機子電流を検出する検出抵抗24を用いた点
と、繰出しドラム2にコイル状に巻かれたウエブ1の巻
付半径を検出する検出アーム25、検出アーム25の回転角
を検出する位置検出器26により、繰出し途中での繰出し
側慣性モメント量を演算する入力値とした点である。動
作は、前実施例と同様である。
実施例の巻取装置、繰出し装置に対して、繰出し装置と
類似の機能をもつシーブ等を利用する場合も同様に対処
出来ることはもちろんであり、あるゆる慣性の作用力を
生じる繰出し側の補機に対して採用可能である。もちろ
ん、実施例では、繰出し側に磁性粉体式クラツチとして
記述したが制動エネルギを与えられる要素であれば全て
同様に利用出来る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ウエブの巻取処理工程中の加減速度に
よる張力変動に対し、ウエブの加減速度を滑らかなる連
続曲線的に駆動することと、その加減速度量を同時に繰
出し側の負荷エネルギ量の制御量とすることができるた
め、ウエブの加減速時の張力を一定に保つ効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は巻取速度
・加速度による磁性粉体式クラツチの制度トルク及びウ
エブの張力を示した説明図、第3図は他の実施例の構成
図である。 1……ウエブ、21……極性反転器、22……慣性量演算
部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】張力制御対象となるウェブ1の巻取側速度
    を検出する巻取側速度検出器12、巻取ドラム8の回転速
    度を検出する速度検出器10、ウェブ1の巻取側の起動・
    停止指令、及び最高速度指令等を与える速度設定器15の
    出力を入力として最適な速度制御信号を与えて巻取装置
    の立上がり立下がり速度を加減速度曲線が滑らかなよう
    に制御する速度指令演算部16と、加減速度量の極性を反
    転する極性反転器21と、繰出しドラム2に巻付けられた
    前記ウェブ1の初期慣性モーメント及び初期外径を設定
    する設定器18、19の初期慣性モーメント及び初期外径を
    補正する機能と前記極性反転器21の反転加減速量出力よ
    り加減速時の張力変動分を演算する機能を持つ慣性量演
    算部22とを有し、 前記張力制御対象となるウェブ1の加減速時に生じる慣
    性の作用力による張力変動に見合う繰出し装置の負荷エ
    ネルギ量を、加減速度曲線が滑らかなように制御された
    加減速度と繰出し側慣性モーメントにより制御すること
    を特徴とする慣性張力補償巻取繰出し装置。
JP60014257A 1985-01-30 1985-01-30 慣性張力補償巻取繰出し装置 Expired - Lifetime JPH0699063B2 (ja)

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