(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙されたペーパーをロール状に巻回され、この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラで案内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装置において、
ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパーを巻き戻す巻戻コイルの現在径を検出する巻戻コイル径検出部と、
前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイドローラのペーパーの最小抱き角度を演算する最小抱き角度演算部と、
この最小抱き角度演算部で算出された最小抱き角度と前記巻戻コイルの最小径値と前記巻戻コイルの現在径とから現在抱き角度を演算する現在抱き角度演算部と、
この現在抱き角度演算部で算出された現在抱き角度に基づき前記ガイドローラの位置を制御する位置制御信号出力部位置制御信号を生成出力する位置制御信号出力部と、
前記位置制御信号出力部からのガイドローラの位置を制御する位置制御信号の基で前記ガイドローラの位置を制御するサーボドライバー手段と、
を具備することを特徴とする抄紙巻き取り張力制御装置。
【請求項２】
前記サーボドライバー手段は、前記ガイドローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現在値信号を生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信号出力手段からのガイドローラの位置制御信号とを比較する比較手段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾルバー手段からの現在位置信号と前記位置制御信号出力手段からの位置制御信号との差に応じて、前記ガイドローラの位置を制御するドライバー手段とからなることを特徴とする請求項１記載の抄紙巻き取り張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺幅に抄紙され、コイル状に巻回されたペーパーコイルからペーパーを巻き戻し、新たなコイル状に巻き取る際の巻き戻し側のペーパー張力の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に製紙プラントで生成される各種ペーパー（紙）は、幅が数ｍで、長さが数万ｍに抄紙され、その抄紙されたペーパーは、幅及び直径が数ｍのコイル状に巻き取られている。このコイル状に巻き取られたペーパーは、再度巻き戻されて、新たなコイル状に巻き取られる。
【０００３】
この抄紙されたペーパーをコイル状に巻回され、その巻回されたペーパーを巻き戻す巻戻コイルと、その巻戻コイルから巻き戻されたペーパーを新たにコイル状に巻き取る巻取コイルとの間のペーパー搬送において、巻戻コイルから引き出すペーパーのアンワインダー張力と、巻戻コイルと巻取コイルの間のペーパー搬送経路に設けられているペーパーのガイドローラの速度と、及び巻取コイルへペーパーを巻き取るワインダー張力が一定となるように制御されている。
【０００４】
このアンワインダー張力、ガイドローラ速度、及びワインダー張力に変化が生じると巻取コイルに巻回されるペーパーに弛みや皺が生じる。
【０００５】
この巻戻コイルから引き出したペーパーを巻取コイルに巻回する巻き取りプラントの構成について、図２を用いて説明する。
【０００６】
抄紙されたペーパーが巻回された巻戻コイル２１は、アンワインダーモータ２２で巻戻コイル２１に巻回されているペーパー（紙）２０が巻き戻される方向に回転駆動される。このアンワインダーモータ２２は、巻戻コイル２１から引き出され巻き戻されるペーパー２０の張力が一定となるように、張力制御装置２３で駆動制御されている。
【０００７】
この巻戻コイル２１から巻き戻されたペーパー２０は、ガイドローラ２４とワインダドラム２５を介して巻き取られて、巻取コイル２６を形成するようになっている。
【０００８】
ガイドローラ２４は、ガイドローラモータ２７で回転駆動されている。このガイドローラモータ２７は、ガイドモータ速度検出器２９で回転駆動速度が検出され、この検出された回転駆動速度を基にガイドローラモータ速度制御装置２８で一定の回転駆動速度となるように制御されている。
【０００９】
さらに、前記ガイドローラ２４とワインダードラム２５との間には、テンションローラと共にペーパー２０の張力を検出する張力検出器３０が設けられている。
【００１０】
つまり、アンワインダーモータ２２でペーパー２０が引き出される方向に回転駆動された巻戻コイル２１から引き出されたペーパー２０は、ガイドローラモータ２７で回転駆動するガイドローラ２４によって、巻取コイル２６方向に搬送され張力検出器３０が設けられたテンションローラを介して、ワインダードラム２５によって巻取コイル２６に巻き取られる。
【００１１】
次に、前記張力制御装置２３とガイドローラモータ速度制御装置２８について、図３を用いて説明する。
【００１２】
張力制御装置２３とガイドローラモータ速度制御装置２８は、シーケンサー装置３１に接続されている。このシーケンサー装置３１は、張力制御装置２３に供給されるアンワインダー張力基準値と、ガイドローラモータ速度制御装置２８に供給される速度基準値とを有している。
【００１３】
前記張力制御装置２３に供給されるアンワインダー基準値は、巻戻コイル２１から巻き戻されるペーパー２０の張力基準値と巻戻コイル２１のコイル径から演算される加減速補償基準値、及びアンワインダーモータ２２と巻戻コイル２１のメカニカルロス等から演算された値である。
【００１４】
ガイドローラモータ速度制御装置２８に供給される速度基準値は、ガイドローラ２４からペーパー２０に与えられる速度の基準値である。
【００１５】
前記張力制御装置２３には、前記巻戻コイル２１と巻取コイル２６との間のテンションローラに設けられた張力検出器３０で検出したペーパー２０の張力値が供給されるようになっている。
【００１６】
この張力検出器３０で検出したペーパー２０の張力は、前記シーケンサー装置３１からのアンワインダー基準値との偏差値が偏差器２３ａで検出され、その偏差値がゼロとなるように、前記アンワインダーモータ２３の回転駆動を制御する。
【００１７】
また、前記ガイドローラ速度検出器２９で検出したガイドローラモータ２７の速度は、前記シーケンサー装置３１からの速度基準値との偏差値が偏差器２８ａで検出され、その偏差値がゼロとなるように、前記ガイドローラモータ２７の回転駆動を制御する。
【００１８】
これにより、巻戻コイル２１から引き出されるペーパー２０の張力と、ガイドローラ２４によって搬送されるペーパー２０の張力を一定になるように制御されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このような抄紙巻き取り装置において、本来、張力制御装置２３によるアンワインダーモータ２２の回転駆動制御による巻戻コイル２１から引き出されるペーパー２０の張力制御は、ガイドローラ２４に無関係に制御されるべきであるが、実際上は、ガイドローラ２４の影響を受けてしまう。
【００２０】
このガイドローラ２０による張力への影響について図４を用いて説明する。ガイドローラ２４には、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２が生じる。また、ペーパー２０とガイドローラ２４との間には、摩擦係数μと、ガイドローラ２０に巻回されるペーパー２０の抱き角度θとが存在する。
【００２１】
このため、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２は、数式１に示す関係を有する。
【００２２】
【数１】
Ｆ１＝Ｆ２×εμθ
ペーパー２０の摩擦係数μを０．０５、０．１０、０．１５、０．２０とすると、前記抱き角度θの変化に対して、巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２との比Ｆ１／Ｆ２の値である張力伝達係数は、図５に示すようになる。
【００２３】
また、ペーパー２０は、特にペーパー搬送速度がある値以上となるとガイドローラ２４において、滑り（スリップ）状態が発生する。このために、数式１の摩擦係数μがゼロ（μ＝０）のケースが発生する。
【００２４】
このような張力伝達の変化に対して、前述したペーパーの巻き取り装置では考慮されていなく、巻戻コイル２１に巻回されているペーパー２０の径によりガイドローラ２４の抱き角度θが変化し、ペーパー２０の張力も変化して巻取コイル２６に巻き取られるペーパー２０に弛みや皺が生じて、巻取コイル状に巻回されたペーパーの品質が劣化する課題があった。
【００２５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ガイドローラへの抱き角度によってペーパーの張力の変化による影響を無くし、安定した張力制御を可能とする抄紙巻き取り張力制御装置を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の抄紙巻き取り張力装置は、抄紙されたペーパーをロール状に巻回され、この巻回されたペーパーを巻き戻し、ガイドローラで案内されて新たにロール状に巻回する抄紙巻き取り装置において、ペーパーがロール状に巻回され、そのペーパーを巻き戻す巻戻コイルの現在径を検出する巻戻コイル径検出部と、前記巻戻コイルの最小径値に相当する前記ガイドローラのペーパーの最小抱き角度を演算する最小抱き角度演算部と、この最小抱き角度演算部で算出された最小抱き角度と前記巻戻コイルの最小径値と前記巻戻コイルの現在径とから現在抱き角度を演算する現在抱き角度演算部と、この現在抱き角度演算部で算出された現在抱き角度に基づき前記ガイドローラの位置を制御する位置制御信号出力部位置制御信号を生成出力する位置制御信号出力部と、前記位置制御信号出力部からのガイドローラの位置を制御する位置制御信号の基で前記ガイドローラの位置を制御するサーボドライバー手段と、を具備したことを特徴としている。
【００２７】
また、本発明の抄紙巻き取り張力装置のサーボドライバー手段は、前記サーボドライバー手段は、前記ガイドローラの現在位置を検出し、ガイドローラ現在値信号を生成するレゾルバー手段と、前記位置制御信号出力手段からのガイドローラの位置制御信号とを比較する比較手段と、この比較手段で比較の結果、前記レゾルバー手段からの現在位置信号と前記位置制御信号出力手段からの位置制御信号との差に応じて、前記ガイドローラの位置を制御するドライバー手段とからなることを特徴としている。
【００２８】
本発明の抄紙巻き取り張力装置により、巻戻コイル径の変化に伴うガイドローラへの抱き角度によってペーパーの巻き取り張力の変化を、巻戻コイル径の変化に対してガイドローラの抱き角度を制御することで、巻き取り張力を一定にすることができた。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る抄紙巻き取り機の張力制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
前記数式１で示したように、ガイドローラ２４における巻き戻し側張力Ｆ１と巻き取り側張力Ｆ２との関係からガイドローラ２４を通過する際の巻き取り側張力Ｆ２は、数式２となる。
【００３１】
【数２】
Ｆ２＝Ｆ１×１／εμθ＝Ｆ１×εーμθ＝Ｆ１×εーＫμθ
ただし、ガイドローラ２４の抱き角度θは、巻戻コイル２１の径Ｄに比例するために、θ∝Ｄ＝ＫＤ（Ｋは比例定数）とする。なお、摩擦係数μは、ペーパー２０の紙質によって変化するので、その都度設定するものとする。
【００３２】
この抄紙巻き取り機の巻き戻し側張力Ｆ１が、一定であると、巻き取り側張力Ｆ２は、抱き角度θが大きくなればなるほど、つまり、巻戻コイル２１の径Ｄが大きけば大きいほどＦ２》Ｆ１となる。
【００３３】
従って、巻戻コイル２１の径Ｄの最小値Ｄｍｉｎの時の抱き角度θ０とし、この抱き角度θ０を基準値として巻戻コイル２１の径Ｄの最大値Ｄｍａｘまで連続的にガイドローラ２４の機械的位置を制御すれば巻き取り側張力Ｆ２を一定にすることができる。
【００３４】
本発明は、この点に着目してなされたもので、本発明の抄紙巻き取り機の張力制御装置は、図１に示すように、前記アンワインダーモータ２２の回転駆動を検出し、パルス信号を発信するアンワインダーパルス発振器２と、巻戻コイル２１の径Ｄを設定する巻戻コイル径設定器３と、前記アンワインダーパルス発振器２と巻戻コイル径設定器３から供給された情報を基にガイドローラ２４の位置を調節制御する信号を生成するプログラマブルなシーケンスコントローラからなる張力制御装置１と、この張力制御装置１からの制御信号と前記ガイドローラ２４の現在位置を検出するレゾルバー１０からの位置信号とを比較する比較器１１と、この比較器１０の比較出力を増幅するサーボアンプ８と、このサーボアンプ８の出力で前記ガイドローラ２４の位置を調節制御するドライバー９からなっている。
【００３５】
前記張力制御装置１は、前記アンワインダーパルス発振器２からのパルス信号の基で、巻戻コイル２１の現在の径Ｄｎｏｗを算出するコイル径検出部４と、前記巻戻コイル径設定器３で設定された巻戻コイル２１の径Ｄの初期値Ｄｉと最小値Ｄｍｉｎの時のガイドローラ２４の抱き角度θ（θ∝Ｄ＝ＫＤ）を算出する抱き角度θ演算部５と、この抱き角度θ演算部５で算出された抱き角度θの初期値Ｄｉと最小値Ｄｍｉｎと前記コイル径検出部４で検出された現在の巻戻コイル２１の径Ｄｎｏｗとからガイドローラ２４の現在抱き角度θｎｏｗを演算算出する現在抱き角度（θーθｍｉｎ）演算部６と、この現在抱き角度演算部６で演算算出された現在抱き角度を基にガイドローラ２４の位置を制御する位置制御信号を生成する位置制御信号出力回路７からなっている。
【００３６】
このような構成の抄紙巻き取り張力制御装置において、初めに、巻戻コイル径設定器３から巻戻コイル２１の最小値径Ｄｍｉｎを設定し、この最小値径Ｄｍｉｎに相当するガイドローラ２４の抱き角度θｍｉｎになるようにガイドローラ２４の位置とレゾルバー１０の位置検出信号を設定する。
【００３７】
次に、巻き戻しコイル径設定部３から巻戻コイル２１の径の初期値Ｄｉが設定され、その初期値Ｄｉが設定された時点のガイドローラ２４の抱き角度θｉを抱き角度検出部４で求めて、この巻戻コイル２１の径の初期値Ｄｉとガイドローラ２４の初期抱き角度θｉを基に現在抱き角度演算部６で現在抱き角度θｎｏｗ＝θｉ−θｍｉｎを求め、この現在抱き角度（θｉ−θｍｉｎ）によるガイドローラ位置制御信号を位置制御信号出力回路７で生成して、比較器１１とサーボアンプ８を介して、ドライバー９に供給され、ガイドローラ２４の位置が調節される。
【００３８】
このような状態で巻き戻し駆動されると、レゾルバー１０は、ガイドローラ２４の現在値を検出し、その現在位置検出信号を比較器１１にフィードバック信号θｆｂを出力する。
【００３９】
比較器１１では、前記張力制御装置１の位置制御信号出力回路７からの現在抱き角度（θｉ−θｍｉｎ）と前記レゾルバー１０からのフィードバック信号θｆｂとの差がゼロ［（θｉ−θｍｉｎ）−θｆｂ＝０］となるようにサーボアンプ８を介して、ドライバー９でガイドローラ２４の位置を調節制御する。
【００４０】
つまり、巻き戻し駆動運転時には、現在の巻戻コイル２１の現在形Ｄｎｏｗに相当するガイドローラ２４の現在の抱き角度θｎｏｗ（θｎｏｗ−θｍｉｎ）になるようにガイドローラ２４の位置調節が行われ、巻戻コイル２１の径Ｄの変化に対応してガイドローラ２４の抱き角度θが一定になるように、ガイドローラ２４の位置調節が行われることで、巻取コイル２６に巻き取られるペーパー２０の張力が一定に保持される。
【００４１】
なお、前記張力制御装置１は、マイクロプロセッサからなり、コイル径検出部４乃至位置制御信号出力回路７は、それぞれの機能毎のシーケンス処理プログラムの基で処理されるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明により、巻戻コイルから巻き戻され、ガイドローラを介して、巻取コイル状に巻き取る際に、巻戻コイル径の変動に対して、ガイドローラの位置調節を行い、ガイドローラと接触するペーパーの抱き角度を常時一定になるようにすることで、巻き取り張力一定で巻取コイルにペーパーを均一に巻き取ることができ、巻き取り品位が向上する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る抄紙記巻き取り張力制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】  従来の抄紙巻き取り装置の構成を示すブロック図。
【図３】  従来の抄紙巻き取り装置に用いられている張力制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】  従来の抄紙巻き取り装置におけるガイドローラの抱き角度を説明する説明図。
【図５】  従来の抄紙巻き取り装置の問題点を説明する説明図。
【符号の説明】
１…張力制御装置
２…アンワインダーパルス発振器
３…巻戻コイル径設定器
４…コイル径検出回路
５…ガイドローラの抱き角度演算回路
６…現在の抱き角度演算回路
７…ガイドローラ位置制御信号出力回路
８…サーボアンプ
９…ドライバー
１０…レゾルバー
１１…比較器
２０…紙（ペーパー）
２１…巻戻コイル
２２…アンワインダーモータ
２４…ガイドローラ
２５…ワインダードラム
２６…巻取コイル
２７…ガイドローラモータ
２８…ガイドローラモータ速度制御装置
２９…ガイドローラ速度検出器
【図１】
0003921103.tif 000002
【図２】
0003921103.tif 000003
【図３】
0003921103.tif 000004
【図４】
0003921103.tif 000005
【図５】
0003921103.tif 000006