JPS61192656A - 巻替機の張力制御装置 - 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】

（産業上の利用分野） 本発明は大径の原反ロールから小径の製品ロールに巻替
えを行う巻替機において、加減速を行う場合にも定常速
度のときと同様の定張力を維持せしめるための張力制御
装置に関する。 （従来の技術） 合成樹脂薄膜、アルミニウム箔、薄い繊維シートなどの
膜状物（本明細書においてはそれ等をフィルムと称す）
を製造する工程の最終の巻取り工程では、いったん大径
の原反ロールに巻取っておいて、その後に最終顧客が要
求する定尺の小巻製品ロールに巻き替えて出荷するよう
にしているのが普通である。 ところでフィルム製造工程の巻取機では、生産性向上、
ロス低減を目指して、益々大径ロールに巻取る傾向にあ
り、一般には巻取り直径が１〜１゜５ｍにもなっている
。 この大径ロールを１００ｍ以下の例えば２０ｔ１１巻、
３０ｍ巻、５１１１巻き等の小径ロールに巻き替えねば
ならないことが多く、このため停止１巻き替え、起動が
頻繁に繰り返されるが、生産性を向上する点から、最近
では巻取り速度が例えば２００　ｍ１ｍ以上と高速化さ
れ、従って巻替えが短時間を周期として数多く行われる
ようになってきている。 （発明が解決しようとする問題点） 上述する如き高速化に当って問題になるのけ原反ロール
についての慣性であり、急加速の際にフィルムが伸長あ
るいは破断するのと、急減速の際に原反ロールが惰走し
て収縮あるいはしわ寄りが発生するのとが問題であった
０ そこで従来は原反ロールを支持する巻出し軸にブレーキ
を連結して急加速時にはブレーキを解放し、急減速時に
は逆にブレーキを掛けることによって、慣性に対する補
正を行っていたが、高重量ノ大径ロールの場合はブレー
キを解放しただけでは急加速に対して追随し得なくて、
依然としてフィルムが伸びる不都合は解消されず、一方
、急減速に際してはブレーキの制動力が適切でないとフ
ィルムに過大な張力が加わったり、逆にゆるみを生じて
しわの原因になるなどの問題があって）根本的な解決に
は程遠いものであった０ 本発明はかかる実状に対処して、加減速時における極端
な速度の変化に対して簡便なブレーキと制御系とを駆使
して、常に一定張力がフィルムに与えられるようにする
ことによって従来の欠陥を排除し、もって巻替えの高速
化に対応させようとするものである。 （問題点を解決するための手段） そこで本発明は、実施例によって明らかな如く、トル゛
り制御器

【２）により制動力が調節されるブレーキ（１
）を連結した巻出し軸＋３）に支持せしめた大径の原反
ロール（Ｂ、）からフィルム【力を引出して、引取りロ
ール（４１を経、巻取り部（６１に至らせ、速度制御器
（７）により巻取り速度が調節される前記巻取り部＋ｌ
Ｓ＋にて巻芯（１０１に巻取らせ、小径の製品ロール（
Ｒ２）に巻替えを行う巻替機において、張力制御装置を
巻径検出器ｆｉｌ＋、張力設定器α２、速度設定器Ｑ３
）、ブレーキトルク演算回路１１４１．慣性トルク演算
回路αω、加速時間調整回路αａならびに３種の第１，
２．３スイッチング回路［１７１，１８１，１９１から
構成したものである。 巻径検出器ｔｉｌ＋は原反ロール（Ｒ１）の時々刻々変
化する巻径を常時検出する検出器であり、張力設定器１
２１は引出したフィルム【？】の張力を設定してトルク
制御器＋２１に指令信号として送るポテンショメータ等
の操作器である。 また、速度設定器［＋３）は、フィルム（Ｆ）の巻取り
速度を設定して速度制御器（７）に指令信号として送る
ポテンショメータ等の操作器である。 次にブレーキトルク演算回路（１４１は、巻径検出器（
１１１の巻径信号と張力設定器［＋２１の張力信号とを
乗算する乗算器を要素と成している。 慣性トルク演算回路（＋５）は、巻径検出器（１１１の
巻径信号を３乗すると共に、これに比例定数（Ｋ′）を
乗算する乗算器を要素と成している。 一方、加速時間調整回路錘は前記巻径信号を自乗して、
これに比例定数（２Ｋ）を乗じた値と、現在フィルム（
Ｆ）に加わる張力と、速度設定器［１３）の速度信号と
から、該速度信号による速度に達するまでの加速時間を
演算する回路に形成している。 第１スイッチング回路αηは一ブレーキトルク演算回路
！＋４１の出力端とトルク制御器］２１の入力端とを、
定速運転時及び減速運転時には接続し、加速運転時には
しゃ断するスイッチ素子から形成している。 第２スイッチング回路１８１は、加速時間調整回路ａｅ
を加速運転時には作動せしめ、定速運転時及び減速運転
時には非作動とするスイッチ素子から形成している。 次に第３スイッチング回路珀は、慣性トルク演算回路α
５）の出力端とトルク制御器【２）の入力端とを減速運
転時には接触し、定速運転時及び加速運転時にはしゃ断
するスイッチ素子に形成している。 （作用） 本発明の作用説明に先立って、原反ロール（Ｒ１）が加
・減速時において起る各現象につき述べると、また、回
転数にも比例し、一方、加・減速時間には反比例する。 このことから、慣性トルク（τつはそのときの原反ロー
ル（Ｒρの直径の３乗に比例し、加・減速時間（四に反
比例する。 τ工＝に〒　・・・　（Ａｌ ところで、張力（ＰＩ）は慣性トルク（τ工）÷−半径
（Ｄ／２）であるから、そのときに生じる張力は、１１
士２に−・・・　（ＢＩ 、’、　　Ｔ＝２Ｋｙエ　°°°（Ｑ 実際の数字を当てはめて計算すると、 直径（１）＝１ｆｆｉ 重量（Ｇ）＝　１．００　ｏ　Ｋ９ 速度【団＝２００−　のとき １秒間で加速すると、 τ工ｍ　　Ｂ　４．ａ　ａ　ＫＰ　−ｍ？工千　１６９
．７６−　となる。 この？工　の値が定常速度のときの張力以下でなければ
ならないからＦｌ＝　１６９．　？　６−は過大である
０そこで例えばｙＩ中８．５−であるとすると加速中も
この張力に保持するには加速時間【℃は約２０秒かけな
ければならない。 一方、直径が０，５ｔ１１になると同一張力を保持する
には５秒で良いことになる。 このように最大径において必要な一定の加速時間を取っ
て、これを巻替えの都度当てはめるとすると、小径時に
はかかる長時間を必要としないので不必要にサイクルタ
イムを長くする結果となり、生産性を著しく阻害する。 減速時においてはこれと逆で、定長巻取りをするために
は巻替側の径が変らないので一定の減速時間が必要であ
って、最大径のときに必要なブレーキトルクは小径時に
は過大となるのは当然であるＯ 例えば前例と同じ条件の原反ロール（Ｒ１）において、
減速時間を５秒一定とすると、 最大径ｌＩ！Ｉのときの慣性トルク（τ工〕は、τ工＝
　１７　ＫＰ−ｍとなり一一方＼直径０．５Ｉ！Ｉのと
きは直径の３乗に比例するから、τ工＝　２．１２　Ｋ
ｐ　−ｍとなる。 従って、巻径が大きいときはブレーキトルクを大ならし
め、小さいときは巻径の３乗に比例する小さなブレーキ
トルクに制御する必要がある。 本発明は、以上説明した原理に則した張力制御が可能で
あって、定速運転中はブレーキトルク演算回路Ｑ４１が
演算した結果にもとづいて原反ロール（Ｒ１）の径変化
に関係なく一定張力をフィルム（Ｆ）に与えることが可
能であり、始動の際の加速運転中は加速時間調整回路α
０の演算、制御によって所定の巻取り速度に至るまでの
時間を制御すると共に、ブレーキｉｌ＋の制動を解放せ
しめることによって、定張力を保ちながらロスタイムを
解消でき、ざらに巻替終了直前の減速運転中は、ブレー
キトルク演算回路圓の演算による制動力に加えて慣性ト
ルク演算回路（１５）の演算による制動力をブレーキｉ
ｌ＋によって与えるようにして、定張力を保ちながら所
定の巻取り速度で巻取りを完了することが可能である。 〔実施例〕 次に本発明の１実施について添付図面により詳しく説明
する。 図において（Ｒ１）は大径の原反ロールであって、巻出
し軸１３）に支持せしめて巻出し軸（３］と一体で回転
し得るように軸水平に配設している。 巻出し軸１３）はベアリングによって軽回転自在に軸支
されていると共に、トルク制御器（２１によって制動力
が調節されるブレーキ（１）を掛脱可能に連結せしめて
いる。 なお、ブレーキｉｌ＋は始動時の加速運転中を除いて常
時作動せしめられる第１ブレーキ（ＩＡ）、すなわち、
通常のブレーキトルクを補償し得る容量のブレーキと、
これよりも容量が小さい第２ブレーキ（２人）、すなわ
ち、第１ブレーキ（ＩＡ）の容量を超過した慣性トルク
に打ち勝つに足るブレーキトルクの不足分を補償し得る
ブレーキとの２系統を有しており、一方、トルク制御器
（２）についても、電流フィードバック方式のブレーキ
トルクユニットを、ｆｌｌｊｘブレーキ（ＩＡ）に対応
したもの〔２人〕と第２ブレーキ（ＩＢ）に対応したも
の（２Ｂ）との２系統備えている。 しかして前記巻出し軸１３）の後方側には、テンション
ピックアップローラ（６１、引取りローラ＋４１．１対
の巻取用ローラを備えた巻取部【５１が順に列設されて
おり、引取リローラ（４）と巻取部【５）の前記ローラ
とは、伝動装置（９］を介して可変速モータ（８１によ
り等表面速度で同時駆動されるように形成しており、可
変速モータ（８１はフィードバッグ回路を有する速度制
御器（７１によって回転速度が制御されるようになって
いる。 以上、挙示してなる各機械要素ＩＩＩ〜（９）によって
巻替機を構成していて、前記巻取部１５）に並設した１
対のローラにより表面巻取方式の巻取りを行うようにな
っており、原反ロール（Ｒ，）から引出したフィルム（
Ｆ）を、テンションピックアップローラ（ダンサローラ
）（６）及び引取リローラ（４）に通した後、巻取部＋
５１で巻取用ローラに圧接した巻芯（１０１に巻着させ
て、例えば’３０ｍ単位の小径の製品ロール（ＲＸ）に
巻替え得るようになっている。 （１１１は巻出し軸＋３）に対向して接離可能に設けた
光電変換方式等の非接触形巻径検出器であって、原反ロ
ール（Ｒ１）の巻径（直径、Ｄ）を常時検出して巻径信
号として電気的に出力し得る。 ［１２１はポテンショメータからなる張力設定器であっ
て、引出したフィルム（Ｆ）に与える張力を所望値に設
定すると共に、これを指令信号として前記トルク制御器
（２］に出力し得るよう構成しており、この張力設定器
ｕ２１の指令信号とテンションピックアップローラ（６
）で検出した実際の張力に対応する信号とは比較されて
補正された信号がトルク制御器［２１に与えられるよう
になっている。 ｌｌ３）はポテンショメータからなる速度設定器であっ
て、フィルム（Ｆ）の巻取り速度を所望値、例えば２０
０ｆｆ１４に設定して速度制御器（７）に指令信号とし
て出力し得るよう設けている。 （Ｉ４１はブレーキトルク演算回路α４であり、乗算器
（１４Ａ）　、増幅器（１４Ｂ）からなり、巻径検出器
（！ｌ）が出力する巻径信号と、張力設定器（１２＋が
出力する張力信号とを乗算及び増幅して、 τＢ＝Ｆ−ｒ　　・・・　（ＤＪ に相応した出力を発して、これをトルク制御器（２１に
送るように設けて、定常ブレーキトルク指令回路を構成
している。 Ｉ５１は慣性トルク演算回路であり、２基の乗算器（１
５Ａ）、　（１５Ｂ）と、増幅器（１５０）とからなり
、巻径検出器（１りが出力する巻径信号を３乗及び増幅
して、τ工＝　ＫＤ３　　　但しＴは定数　・・・　（
４）、、　　τニーに’Ｄ３　　　　　　　　　・・・
　（１！３に相応した出力を発して、これをトルク制御
器（２）に送るように設けて、減速運転時の追加ブレー
キトルク指令回路を構成している。 次にｌＩＦ５は加速時間調整回路であって、乗算器（１
６Ａ）、２基の増幅器（１６Ｂ）、　（１６０）及び加
減速調整器（１６Ｄ）からなり、巻径検出器［（１）が
出力する巻径信号の自乗と、テンションピックアップロ
ーラ（６１で検出した実際の張力に対応する信号の間の
除算を演算して、 に相応した出力を第１段として発し、さらにこの出力と
速度設定器αＪで設定した巻取り速度に対応する信号と
から、この速度に達するまでの加速時間を演算して、こ
の演算結果を速度制御器（７１に送るように設けており
、加速運転時の加速に要する時間を指令する指令回路を
構成している。 （１７１，Ｑｇｌ、　Ｑ９１は夫々第１・２・３スイッ
チング回路であって、第１スイッチング回１１１１５ｆ
１７１はブレーキトルク演算回路（１４１の出力端とト
ルク制御器（２１の入力端とを接続する指令ライン中に
接点を介設したリレー回路に形成していて、この接点を
定速運転時及び減速運転時には閉成し、加速運転時には
開放するよう作動せしめるものである。 次に第２スイッチング回路０８１は、加速時間調整回路
＋ＩＩＥＩの２個の入力端を巻径検出器（Ｉｌｌとテン
ションピックアップローラ（６１の張力検出ラインに各
々接続する信号ライン中に夫々接点を介設したリレー回
路に形成していて、各接点を加速運転時には閉成し、定
速運転時及び減速運転時には開腹するよう作動せしめる
ものである。 また、第３スイッチング回路αωは、慣性トルク演算回
路（１５）の出力端とトルク制御器〔２１の入力端とを
接続する指令ライン中に接点を介設したリレー回路であ
って、この接点を減速運転時には閉成し、定速運転時及
び加速運転時には開放するよう作動せしめるものである
。 以上、各構成要素について夫々説明したが１図中嶽は第
２ブレーキ（１）に対して基準値のブレーキトルクを与
えるための基準設定器である。 次にこの巻替機の定張力制御運転について概要説明する
と、まず速度設定器０３＋で設定した巻取り速度で運転
している定常運転の際は、原反ロール（Ｒ８）に加工ら
れるブレーキトルクは機械側損失を無視して考えると、 τＢ＝ＩＦ−ｒ　　・・・　（ＤＪ 但し　τＢ；ブレーキトルク Ｆ；張力 ｒ；原反ロール（Ｒ，）の半径 であるから、巻径検出器ｆｉｌ＋で原反ロール（Ｒ，）
の径を検出し、ブレーキトルク演算回路α４でブレーキ
トルクを演算し、第１ブレーキ（ＩＡ）をこのブレーキ
トルクで作動させる。 こノ場合、張力〔珂はテンションピックアップ口　　　
　。 −ラｔ６１で検出され、張力設定器α２の設定張力と比
較してブレーキトルクを補正するフィードバック回路で
正確に設定張力（Ｆ）が維持される。 次に始動から所定巻取り速度に達するまでの加速運転時
は、前述した通り、原反ロール（Ｒ１）の慣性トルクに
より、フィルム閏に張力が加わるが（この場合、ブレー
キ（１）は解放している）、加速時間はその時の原反ロ
ール（Ｒ８〕の直径の自乗に比例するので、加速時間調
整回路α印で張力を一定にすするＯ この場合、張力フィードバック回路を活かせて加速時間
を補正する。 一方、巻取終了の手前で減速運転を行う場合はキ 通常のプレントルクに原反ロール（Ｒ２〕の慣性トルク
を打ち消すためのブレーキトルクを付加したものを巻出
し軸（３）に与えなければならない。 これは前記【Ｎ式を参照すれば明らかであるが、減速運
転開始時から停止までの間に要する時間は一定に保たれ
るので、旧式で示す値を慣性トルク演算回路ａωで演算
して第２ブレーキ（ＩＢ）を追加作動せしめる。 かくして一定時間のうちに定張力が保持されながら減速
して最後に完全停止する。 以上の如くして巻き替え開始から終了までの間を通じて
フィルム【剌に加えられる張力は一定に維持されること
になる。 （発明の効果〕 本発明は以上述べた説明により明らかにしたように、加
速時は加速時間を原反ロール（Ｒ８〕の直径の自乗に比
例した値に制御し、減速時には前記直径の３乗に比例し
たブレーキトルクを定常時のブレーキトルクに付加する
ようにしているので簡便なブレーキ（１）を用いて加速
、定常速、減速の全期間を通じ定張力に保持する制御を
行うことができる。 従って、フィルム五が伸ばされたり、縮んだり、また、
破断やしわが発生するのを未然に防止して良品質の製品
ロール（Ｒ７）を得ることができる。 しかも、本発明は定張力制御をロスタイムが生じないよ
うにして行わせているので、巻替え速度の上昇と併せて
巻き替え時のアイドルタイムを短縮することが可能であ
って生産性の向上に資する処多大なものがある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の１例に係る巻替機の機械要素と電気制御回
路要部とを併せ示した機構図である。 １１）・・・ブレーキ、（２Ｉ・・・トルク制御器。 ＋３）・・・巻出し軸、（４１・・・引取リローラ。 （６）・・・巻取り部、（７１・・・速度制御器。 ＋１０１・・・巻芯、　　ｆｉｌ＋・・・巻径検出器。 （１２１・・・張力設定器、０３）・・・速度設定器。 α引・・・ブレーキトルク演算回路。 αω・・・慣性トルク演算回路。 ａｅ・・・加速時間調整回路。 αη・・・第１スイッチング回路雪 α＆・・・第２スイッチング回路。 αα・・・第３スイッチング回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トルク制御器（２）により制動力が調節されるブレ
   ーキ（１）を連結した巻出し軸（３）に支持してなる大
   径の原反ロール（Ｒ＿１）からフィルム（Ｆ）を引出し
   て、引取り、ローラ（４）を経、巻取り部（５）に至ら
   せ、速度制御器（７）により巻取り速度が調節される前
   記巻取り部（５）にて巻芯（１０）に巻取らせ、小径の
   製品ロール（Ｒ＿２）に巻替えを行う巻替機において、
   前記原反ロール（Ｒ＿１）の巻径を常時検出する巻径検
   出器（１１）と、引出した前記フィルム（Ｆ）の張力を
   設定して前記トルク制御器（２）に指令信号として送る
   張力設定器（１２）と、フィルム（Ｆ）の巻取り速度を
   設定して前記速度制御器（７）に指令信号として送る速
   度設定器（１３）と、前記巻径検出器（１１）の巻径信
   号と前記張力設定器（１２）の張力信号とを乗算するブ
   レーキトルク演算回路（１４）と、前記巻径検出器（１
   １）の巻径信号の３乗に比例定数（Ｋ′）を乗算する慣
   性トルク演算回路（１５）と、巻径検出器（１１）の巻
   径信号の自乗に比例定数（２Ｋ）を乗じた値、現にフィ
   ルム（Ｆ）に加わる張力及び前記速度設定器（１３）の
   速度信号から加速時間を演算し前記速度制御器（７）に
   指令信号として送る加速時間調整回路（１６）と、定速
   運転時及び減速運転時には、前記ブレーキトルク演算回
   路（１４）の出力端と前記トルク制御器（２）の入力端
   とを接続する第１スイッチング回路（１７）と、加速運
   転時には、前記加速時間調整回路（１６）を作動せしめ
   る第２スイッチング回路（１８）と、減速運転時には、
   前記慣性トルク演算回路（１５）の出力端と前記トルク
   制御器（２）の入力端とを接続する第３スイッチング回
   路（１９）とを備えてなることを特徴とする張力制御装
   置。