(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン駆動ロールと巻取り・巻戻しロールとの間にダンサロールを有し、前記ダンサロールの位置制御を行いながら、加工素材の巻取り・巻戻しを行う巻取り・巻戻し装置の自動張力制御装置であって、
前記ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度を算出する速度算出手段と、
前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出する巻径算出手段と、
前記速度算出手段による送り出し速度と前記巻径算出手段による巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出する回転数演算手段と、
前記ダンサロールの位置を検出する位置検出手段と、
前記回転数演算手段による必要回転数を、前記位置検出手段による前記ダンサロールの位置に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された必要回転数に従って前記巻取り・巻戻しロールの回転を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする自動張力制御装置。
【請求項２】
前記ライン駆動ロールの回転速度に応じた周期の第１のパルス信号を発生する第１のパルス発生手段と、
前記巻取り・巻戻しロールの回転速度に応じた周期の第２のパルス信号を発生する第２のパルス発生手段とを備え、
前記巻径算出手段は、前記第１のパルス発生手段により発生された第１のパルス信号と、前記第２のパルス発生手段により発生された第２のパルス信号とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出することを特徴とする請求項１記載の自動張力制御装置。
【請求項３】
ライン駆動ロールと巻取り・巻戻しロールとの間にダンサロールを有し、前記ダンサロールの位置制御を行いながら、加工素材の巻取り・巻戻しを行う巻取り・巻戻し装置における自動張力制御方法であって、
前記ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度を算出する第１のステップと、
前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出する第２のステップと、
前記送り出し速度と前記巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出する第３のステップと、
前記必要回転数を前記ダンサロールの位置で補正する第４のステップと、
前記補正された必要回転数に従って前記巻取り・巻戻しロールの回転を制御する第５のステップと
からなることを特徴とする自動張力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属帯または紙、フィルム等の加工素材のロールへの巻取りまたは巻戻し装置に用いて好適な自動張力制御装置および自動張力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のダンサロール式による巻取り／巻戻し装置の略構成を示すブロック図である。図において、１はライン駆動ロール、２はダンサロール、３は巻取りロールである。金属帯、紙、フィルム等の加工素材４は、ライン駆動ロール１によって、所定の速度で送り出され、上下に移動可能なダンサロール２を介して巻取りロール３で巻取られる。ダンサロール２は、巻取りロール３に加工素材４が巻取られる際に加工素材４が弛まないようにするものである。
【０００３】
ところで、ダンサロール式の巻取り／巻戻し装置では、ＡＣサーボモータを使用しているため、運転中のダンサロール２の追従が遅く、ダンサロール２の振れが大きくなり、少なからず張力ムラが発生してしまう。そこで、ライン駆動ロール１に取り付けた速度検出器５により検出したライン速度Ｖと位置センサ６により検出したダンサロール２の位置Ｐとに基づいて、ＡＣサーボモータ７により巻取りロール３を同期運転し、ダンサロール２の位置を一定に保つように制御し、加工素材４に加わる張力を一定としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、運転中は、巻取りロール３における巻取り径が変化するので、ライン速度一定で加工素材４を送り込むためには、その巻取り径の変化に応じて巻取りロール３の回転を同期制御する必要があるが、前述したようにＡＣサーボモータを用いて係る制御を行う場合には、その制御に応答遅れが生じてしまい、ライン速度を一定に保つことは困難である。このため、ダンサロール２を上下に移動させて加工素材４が弛まないようにする必要があるが、ダンサロール２も同様に応答遅れとなり、アームの触れが大きくなるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、巻取り径の変化に対する追従性を向上させることができ、またダンサロールの振れを抑えることができる自動張力制御装置および自動張力制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、ライン駆動ロールと巻取り・巻戻しロールとの間にダンサロールを有し、前記ダンサロールの位置制御を行いながら、加工素材の巻取り・巻戻しを行う巻取り・巻戻し装置の自動張力制御装置であって、前記ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度を算出する速度算出手段と、前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出する巻径算出手段と、前記速度算出手段による送り出し速度と前記巻径算出手段による巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出する回転数演算手段と、前記ダンサロールの位置を検出する位置検出手段と、前記回転数演算手段による必要回転数を、前記位置検出手段による前記ダンサロールの位置に基づいて補正する補正手段と、前記補正手段により補正された必要回転数に従って前記巻取り・巻戻しロールの回転を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の自動張力制御装置において、前記ライン駆動ロールの回転速度に応じた周期の第１のパルス信号を発生する第１のパルス発生手段と、前記巻取り・巻戻しロールの回転速度に応じた周期の第２のパルス信号を発生する第２のパルス発生手段とを備え、前記巻径算出手段は、前記第１のパルス発生手段により発生された第１のパルス信号と、前記第２のパルス発生手段により発生された第２のパルス信号とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、上述した問題点を解決するために、請求項３記載の発明では、ライン駆動ロールと巻取り・巻戻しロールとの間にダンサロールを有し、前記ダンサロールの位置制御を行いながら、加工素材の巻取り・巻戻しを行う巻取り・巻戻し装置における自動張力制御方法であって、前記ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度を算出する第１のステップと、前記巻取り・巻戻しロールの巻径を算出する第２のステップと、前記送り出し速度と前記巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出する第３のステップと、前記必要回転数を前記ダンサロールの位置で補正する第４のステップと、前記補正された必要回転数に従って前記巻取り・巻戻しロールの回転を制御する第５のステップとからなることを特徴とする。
【０００９】
この発明では、速度算出手段によって、ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度を算出するとともに、巻径算出手段によって、巻取り・巻戻しロールの巻径を算出する。次いで、回転数演算手段により、送り出し速度と巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出する。そして、補正手段によって、上記必要回転数をダンサロールの位置で補正した後、制御手段によって、該補正された必要回転数に従って前記巻取り・巻戻しロールの回転を制御する。したがって、巻取り・巻戻しロールの巻取り径の変化に対する追従性を向上させることができるとともに、ダンサロールの振れを抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明によるダンサロールの自動張力制御方法を適用したダンサロールによる巻取り装置の略構成を示すブロック図である。なお、図３に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、１０は、ライン駆動ロールに取り付けられたエンコーダ（パルス発生器）であり、ライン駆動ロール１の回転速度に応じたパルス信号ｎ１を巻径算出部１２およびライン速度算出部１３に供給する。また、１１は、巻取りロール３に取り付けられたエンコーダ（パルス発生器）であり、巻取りロール３の回転速度に応じたパルス信号ｎ２を巻径算出部１２に供給する。図２は、エンコーダ１０が出力するパルス信号ｎ１と、エンコーダ１１が出力するパルス信号ｎ２を示す概念図である。
【００１１】
巻径算出部１２は、各パルス信号ｎ１、ｎ２に基づいて、パルス量を巻取りロールｎ回転毎に積算し、その比率を次式に従って計算することにより、巻取りロール３の巻取り径Ｄを算出し、除算器１４の一方の入力端に供給する。
【００１２】
【数１】
Ｄ＝Ｄ0×（△ｌ1／△ｌ2）×（Ｎ1／Ｎ2）
ここで、Ｄ：巻取り径（ｍ）、Ｄ0：巻取り空コア径（ｍ）、△ｌ1：駆動ロール用エンコーダの分解能（ｍ／パルス）、△ｌ2：空コア状態における巻取り用エンコーダの分解能（ｍ／パルス）、Ｎ1：巻取りロールｎ回転時のライン駆動ロール用エンコーダのパルス積算量（パルス）、Ｎ2：巻取りロールｎ回転時の巻取りロール用エンコーダのパルス積算量（パルス）である。
【００１３】
次に、ライン速度算出部１３は、エンコーダ１０が出力するパルス信号ｎ１からライン速度Ｖを算出し、除算器１４の他方の入力端に供給する。除算器１４は、上記巻取り径Ｄおよびライン速度Ｖに従って、次式により巻取りロール３の回転数Ｒを計算する。
【００１４】
【数２】
Ｒ＝Ｖ／（２πＤ）
ここで、Ｒ：原反の回転数、Ｖ：ライン速度、Ｄ：巻取り径である。図３は、巻取り径Ｄの変化に対する巻取りロール３の回転数Ｒの変化を示す概念図である。ライン速度Ｖを一定にし、ダンサロール２の上下変動を小さくするには、言い換えると、加工素材４への張力を一定にするには、巻取りロール３の巻取り径Ｄが大きくなるほど、回転数Ｒを小さくする必要があることが分かる。
【００１５】
また、比較器１５は、位置センサ６が出力するダンサロール２の位置に応じた位置信号Ｐと設定位置Ｐrefとの差分ＰＤを出力する。ゲイン１６は、巻取りロール３の回転数Ｒに対して所定のゲインを与え、ゲイン１７は、ダンサロール２に関する差分ＰＤに対して所定のゲインを与える。減算器１８は、上記巻取りロール３の回転数Ｒから差分ＰＤを減算することにより、巻取りロール３を同期駆動するための駆動信号を算出し、パルス幅変調器１９に供給する。パルス幅変調器１９は、上記駆動信号に応じたパルス幅を有するパルス信号を生成し、Ｆ／Ｖ変換器２０に供給する。Ｆ／Ｖ変換器２０は、パルス信号の周波数に応じた電圧を生成し、ＳＤ２１を介してサーボモータ７を駆動する。サーボモータ７は、巻取りロール３を同期運転する。
【００１６】
上述した構成によれば、巻径算出部１２では、エンコーダ１０，１１からの各パルス信号ｎ１、ｎ２に基づいて、上記数式１に従って巻取りロール３の巻取り径Ｄが算出される。また、ライン速度算出部１３では、エンコーダ１０が出力するパルス信号ｎ１からライン速度Ｖが算出される。そして、除算器１４で、上記巻取り径Ｄおよびライン速度Ｖに従って、次式により巻取りロール３の回転数Ｒが算出される。この回転数Ｒは、現在のライン速度Ｖで必要な巻取りロール３の回転数である。そして、上記回転数Ｒに従って巻取りロール３の回転速度をサーボモータ７で制御する。このとき、さらにダンサロール２が所定の位置（設定位置）に保たれるように、実際の位置Ｐと設定位置Ｐrefとの差分ＰＤに応じて補正する。これにより、巻取りロール３は、現在のライン速度に応じた、必要回転数で同期運転されるため、ダンサロール２の動きを最小に抑え、安定した運転が可能となる。
【００１７】
このように、本発明では、巻取りロール３の現在径Ｄを計算し、現在のライン速度Ｖにより必要とされる巻取りロール３の回転数Ｒを得る。したがって、同期回転を主に回転を行い、ダンサロールの位置誤差を補正することにより、巻取りロール３の必要回転数が瞬時に判断することができる。また、該必要回転数で巻取りロール３を同期速度で回転させることにより、ダンサロール２の動きを最小に抑えることが可能となり、安定した運転が可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、回転数演算手段により、速度算出手段によって算出した、ライン駆動ロールによる加工素材の送り出し速度と、巻径算出手段によって算出した、巻取り・巻戻しロールの巻径とに基づいて、前記巻取り・巻戻しロールの必要回転数を算出し、該必要回転数をダンサロールの位置に応じて補正した後、制御手段によって、該補正された必要回転数に従って巻取り・巻戻しロールの回転を制御するようにしたので、巻取り・巻戻しロールの巻取り径の変化に対する追従性を向上させることができるとともに、ダンサロールの振れを抑えることができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるダンサロールの自動張力制御方法を適用したダンサロールによる巻取り装置の略構成を示すブロック図である。
【図２】  エンコーダ１０が出力するパルス信号ｎ１と、エンコーダ１１が出力するパルス信号ｎ２を示す概念図である。
【図３】  巻取り径Ｄの変化に対する巻取りロール３の回転数Ｒの変化を示す概念図である。
【図４】  従来のダンサロール式による巻取り／巻戻し装置の略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ライン駆動ロール
２  ダンサロール
３  巻取りロール（巻取り・巻戻しロール）
４  加工素材
６  位置センサ（位置検出手段）
１０  エンコーダ（第１のパルス発生手段）
１１  エンコーダ（第２のパルス発生手段）
１２  巻径算出部（巻径算出手段）
１３  ライン速度算出部（速度算出手段）
１４  除算器（回転数演算手段）
１５  比較器
１８  減算器（補正手段）
１９  ＰＷＭ（制御手段）
２０  Ｆ／Ｖ変換器（制御手段）
【図１】
0003726474.tif 000002
【図２】
0003726474.tif 000003
【図３】
0003726474.tif 000004
【図４】
0003726474.tif 000005