(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送中のウェッブにテンションロールでテンションを付与した状態のテンションを前記テンションロールを支持している軸受けに設けられたテンション検出器で検出し、前記テンションロールのテンションを制御するテンション制御方法において、
予め、テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ幅までの距離に対応したテンション理論値を記憶しておき、
前記テンション検出器は、前記軸受けの数よりも少なく設けられ、前記テンション検出器で検出した検出値、テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ端までの距離を入力し、
これら入力された情報を前記記憶されているテンション理論値用いて前記入力されたテンション検出値の誤差を演算してテンション補正値を出力し、
この出力値によって前記搬送中のウェッブに前記テンションロールで付与するテンションを制御することを特徴とするテンション制御方法。
【請求項２】
搬送中のウェッブにテンションを付与するテンションロールと、前記テンションロールを支持している軸受けに設けられたテンション検出器と、を具備したテンション制御装置において、
テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ端までの距離に対応したテンション理論値を格納するメモリと、
テンション検出器からのテンション検出値、テンションロールの長さ、前記ウェッブの幅、およびテンションロール端からウェッブ端までの距離を入力する入力部と、
前記入力部に入力された情報と前記メモリに格納されている情報が入力される演算部と、
前記演算部から前記テンション検出値を補正する補正値を出力する補正値出力部と、
前記出力されたテンション補正値に基づいて前記搬送中のウェッブに付与するテンションを制御する制御部とを具備することを特徴とするテンション制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺幅のウェッブを搬送するウェッブ搬送装置で、任意の点でウェッブのテンション値を正確に制御するテンション制御方法及びテンション制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製紙プラントやフィルムのコーテングプラント等のウェッブを搬送する装置では、紙やフィルム等の長尺幅のウェッブの搬送中は、テンションロールでウェッブに所定のテンションを付与した状態で搬送する必要がある。そのため、搬送中のウェッブにかかるテンションは常に、所定の値が幅方向に均等に加わっていなければならない。
【０００３】
一般に、長尺幅のウェッブを搬送する際の任意の点でのウェッブのテンションの検出は以下のように行われている。
【０００４】
図１０および図１１に模式説明図を示すように、１本の分割されていないテンションロールＲで、搬送するウェッブ３１にテンションを付与する場合、テンションロールＲは、テンションロールＲの両端部３２の段差の個所をそれぞれアーム３３で回転自在に支え、このアーム３３の他端はテンション検出器３４ａ、３４ｂを内蔵した軸受け３５で回動自在に保持されている。それにより、アーム３３を介してテンションロールＲの両端のテンションは、それぞれテンション検出器３４で検出することができる。なお、テンション検出器３４ａ、３４ｂは場合によってはテンションロールＲの一方の端部のみに取り付けている場合もある。
【０００５】
また、図１２、図１３および図１４にそれぞれ説明図を示すように、テンションロールＲが長くなり、それに伴い軸受け３５間の距離が長くなった場合は、図１２に示したように一本のテンシヨンロールＲ４の径Ｄ１を太くする、又は図１３に示したようにテンションロールＲ５、Ｒ６を２分割、あるいは、図１４に示したようにテンションロールＲ７、Ｒ８、Ｒ９を３分割して、それぞれテンションロールＲ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９の直径を細くした場合でもテンションロールＲ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９の機械的強度を所定値に維持している。これらの場合は、それぞれのテンションロールＲ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９の端部をアーム３３で保持し、各アーム３３をそれぞれテンション検出器３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを内蔵した軸受け３５で支持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図１０及び図１１に示したように、ウェッブ３１を搬送している際に、テンションロールＲ４にかかる全体テンションはテンション検出器３４ａの値＋テンション検出器３４ｂの値となる。テンションロールＲ４の中心点Ａとウェッブ３１の中心点Ｂが一致して同じ位置にある場合は、テンション検出器は軸受け３５、軸受け３５の両方に配置しなくてもよく、片側のみの配置で片側のテンション検出器３４ａ（３４ｂ）で検出したテンション値を２倍することにより全体のテンション値を検出することができる。（現状のシステムでは、テンションロールＲ４の中心点Ａとウェッブの中心点Ｂが、常に同一でない場合でもテンション検出器３４ａの出力は正確であると考えている場合が多い）
しかしながら、テンションロールＲ４の中心点Ａとウェッブ３１の中心点が異なる場合は、テンション検出器３４ａとテンション検出器３４ｂの検出したテンション値が同じ値ではないので、片側の検出値を単純に２倍することでは、全体のテンション値を正確に検出することはできない。
【０００７】
これらの事情は、図１２乃至図１４に示した場合でもまったく同様である。なお、図１４に示した場合に、両端のテンション検出器３４ａ、３４ｄを削除しているものもある。その場合はウェッブ３１の幅が変わるとウェッブ３１のテンションの検出誤差を生じていた。
【０００８】
いずれにしろ、正確に全体のテンション値を測定するためには、テンションロールをアームを介して支持する軸受けの数が増えると共に、テンション検出器の数も増えていた。テンション検出器の数を増やすことは、装置のコスト面や保守面で好ましくはない。
【０００９】
本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、少ない数のテンション検出器で、搬送するウェッブに付与するテンション値を正確に制御できるテンション制御方法及びテンション制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段によれば、搬送中のウェッブにテンションロールでテンションを付与した状態のテンションを前記テンションロールを支持している軸受けに設けられたテンション検出器で検出し、前記テンションロールのテンションを制御するテンション制御方法において、
予め、テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ幅までの距離に対応したテンション理論値を記憶しておき、
前記テンション検出器は、前記軸受けの数よりも少なく設けられ、前記テンション検出器で検出した検出値、テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ端までの距離を入力し、
これら入力された情報を前記記憶されているテンション理論値用いて前記入力されたテンション検出値の誤差を演算してテンション補正値を出力し、
この出力値によって前記搬送中のウェッブに前記テンションロールで付与するテンションを制御することを特徴とするテンション制御方法である。
【００１１】
また、本発明の手段によれば、搬送中のウェッブにテンションを付与するテンションロールと、前記テンションロールを支持している軸受けに設けられたテンション検出器と、を具備したテンション制御装置において、
テンションロールの長さ、ウェッブ幅およびテンションロール端からウェッブ端までの距離に対応したテンション理論値を格納するメモリと、
テンション検出器からのテンション検出値、テンションロールの長さ、前記ウェッブの幅、およびテンションロール端からウェッブ端までの距離を入力する入力部と、
前記入力部に入力された情報と前記メモリに格納されている情報が入力される演算部と、
前記演算部から前記テンション検出値を補正する補正値を出力する補正値出力部と、
前記出力されたテンション補正値に基づいて前記搬送中のウェッブに付与するテンションを制御する制御部とを具備することを特徴とするテンション制御装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明のテンション検出装置を具えたテンション制御装置の構成を示す模式構成図である。
【００１８】
テンション制御装置１は、大別すると、テンション検出手段であるテンション検出装置２と、このテンション検出装置２からの出力によって、テンションを制御する制御装置３により構成されている。
【００１９】
テンション検出装置２は、後述するテンションロールを支持する軸受けに設けられているテンション検出器４ａ、４ｂ（テンション検出器４ａ、４ｂは、テンションロールを支持している軸受けの数よりも少なく設けられている）からの検出値とテンションロールの長さ、ウェッブ幅及びテンションロール端からウェッブ端の距離情報等の情報を入力する入力部５と、この入力部５に接続した演算部６と、演算部６に接続したメモリ７と、演算部６での演算結果により補正値を出力する補正値出力部８を具えている。
【００２０】
メモリ７には、図２にグラフを示すように、理論値によるテンション値と検出値によるテンション値との関係が、テンションロールの長さ、ウェッブ幅及びテンションロール端からウェッブ端の距離情報に対応してデータとして格納されている。以下に、グラフのデータについて説明する。
【００２１】
まず、理論値の算出方法について図３を参照して説明する。
【００２２】
すなわち、テンションロールＲによりウェッブ９にテンションを付与している状態で、それぞれ、
Ｌ１：テンションロールＲの軸受け１０端からウェッブ９端までの距離
Ｌ２：ウェッブ９幅
Ｌ３：テンションロールＲの軸受け１０端からウェッブ９中心点までの距離
Ｌ４：ウェッブ９中心点からテンションロールＲ反対軸端までの距離
Ｌ５：テンションロールＲの軸受け１０間距離
Ｗ１：テンション検出値
Ｗ２：仮想テンション検出値
Ｗ０：全テンション値
としたとき、
Ｗ０＝Ｗ１＋Ｗ２              （式１）
Ｗ２：Ｗ１＝Ｌ４：ＬＳ        （式２）
（２）式より
Ｗ２＝（Ｗ１＊Ｌ４）／Ｌ３    （式３）
（１）式と（２）式より
Ｗ０＝Ｗ１＋Ｗ２＝Ｗ１＋（Ｗ１＊Ｌ４）／Ｌ３＝Ｗ１（１＋Ｌ４／Ｌ３）  （式４）
なお、Ｌ３、Ｌ４は以下により算出できます。
【００２３】
Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２／２          （式５）
Ｌ４＝Ｌ５−Ｌ３＝Ｌ５−Ｌ１−Ｌ２／２          （式６）
（式４）、（式５）、及び（式６）より
Ｗ０＝Ｗ１｛１＋−（２Ｌ５一２Ｌ１−Ｌ２）／（２Ｌ１＋Ｌ２）｝（式７）となる。
【００２４】
次に、図４に示す説明図を用いて、補正値の算出について説明する。図４に示すように、テンションロールＲ１、Ｒ２、Ｒ３は３分割されており、テンションロールＲを支持する軸受け１０が４個の場合である。また、テンション検出器４ａ、４ｂは２個のみを２個の軸受け１０に対して用いている場合である。
【００２５】
なお、テンションロールＲ１、Ｒ２、Ｒ３が３分割された構造で、各テンションロールＲの長さは同じと仮定したが、一般式を求める場合は同一長さとしないことが要求されるが、説明を容易にする上で同じ長さとしている。
【００２６】
また、ウェッブ９の中心は常にテンションロールＲの中心と一致するとは限らないが、説明を容易にする為に一致しているものとした。
【００２７】
図４において、テンション検出器４ａ、４ｂのテンション値を、それぞれＷ２とＷ３とすると、
Ｗ２＝Ｗ２ａ＋Ｗ２ｂ      （式８）
Ｗ３＝Ｗ３ａ＋Ｗ３ｂ      （式９）
となる。ただし、
Ｗ２ａ：Ｒ１に掛かるテンション分
Ｗ２ｂ：Ｒ２に掛かるテンション分
Ｗ３ａ：Ｒ２に掛かるテンション分
Ｗ３ｂ：Ｒ３に掛かるテンション分で、
また、Ｌ１＝Ｌ６とし、ウェッブ９幅の最小は、Ｌ５／３としたウェッブ９幅の最大は、Ｌ５（３×Ｌ５／３）とした。
【００２８】
なお、Ｗ１及びＷ４は説明上の仮想テンション検出器４ａ、４ｂである。
【００２９】
以下に、図４で示した状態で、ウェッブ９幅の最小と、中間およびウェッブ９幅の最大の場合について順次、具体例を説明する。
【００３０】
なお、いずれの場合も、説明上、ウェッブ９の張力は１００ｋＮ／ｍとしている。
（１）ウェッブ９幅の最小の場合は、図５に示すように、２つのテンション検出器４ａ、４ｂの位置とウェッブ９の幅Ｌ２が位置が一致している場合である。
【００３１】
0004074765.tif 000002
（２）ウェッブ９幅の中間−１の場合は、図６に示すように、２つのテンション検出器４ａ、４ｂの位置よりウェッブ９の幅Ｌ２の位置が外側にある場合である。（Ｌ２：３ｍの場合）
0004074765.tif 000003
（３）ウェッブ９幅の中間−１の場合は、図７に示すように、２つのテンション検出器４ａ、４ｂの位置よりウェッブ９の幅Ｌ２の位置が外側にある場合である。（Ｌ２：４ｍの場合）
0004074765.tif 000004
（４）ウェッブ９幅の中間−２の場合は、図８に示すように、２つのテンション検出器４ａ、４ｂの位置よりウェッブ９の幅Ｌ２の位置が外側にある場合である。（Ｌ２：５ｍの場合）
0004074765.tif 000005
（５）ウェッブ９幅の最大の場合は、図９に示すように、２つの仮想テンション検出器４ａ、４ｂの位置とウェッブ９の幅Ｌ２の位置が一致している場合である。（Ｌ２は６ｍ）
0004074765.tif 000006
【００３２】
これらのデータを用いることにより、それぞれ、テンション検出器４ａ、４ｂで検出された検出値は、それぞれ誤差の補正が行われて、制御装置３によりモータ等の駆動手段（不図示）によりアームの角度が補正されて、テンションロールＲに所定のテンションが付与されるようになる。
【００３３】
以上に説明したように、本発明では、基本的にはテンションロールの長さ、ウェッブの幅、及びテンションロールの端からウェッブの端の距離情報等による理論値を用いることにより、テンション検出器を軸受けの全てに取り付けなくても正確にウェッブのテンションを検出することが出来る。
【００３４】
また、ウェッブの中心点がどの様な位置（テンションロールの中心点とウェッブ中心点が一致していない場合等）になっていても、正確にテンションロールのテンション値を測定することができる。
【００３５】
上述の実施の形態で説明したテンション検出装置２は、例えば、抄紙機、ワインダ、コータ等の製紙プラントやフィルムのコーテングプラント等のウェッブを搬送する装置で広く適用することができ、それらを適用して制御した各種装置は高精度の制御を行うことができ、それによりテンション付与の制御の安定化が図られ、製品の均一化に効果があり、生産性を高めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、少ない数の検出器で正確に搬送中のウェッブのテンション値を測定することができる。
【００３７】
また、測定されたテンション値を用いて付与するテンションを制御することにより、高精度の装置の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテンションテンション制御装置の模式構成図。
【図２】理論値によるテンション値と検出値によるテンション値との関係を示すグラフ。
【図３】理論値の算出方法の説明図。
【図４】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図５】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図６】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図７】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図８】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図９】理論値と実測値の誤差の説明図。
【図１０】従来のテンション測定の説明図。
【図１１】従来のテンション測定の説明図。
【図１２】従来のテンション測定の説明図。
【図１３】従来のテンション測定の説明図。
【図１４】従来のテンション測定の説明図。
【符号の説明】
１…テンション制御装置、２…テンション検出装置、３…制御装置、４ａ、４ｂ…テンション検出器、５…入力部、６…演算部、７…メモリ、８…補正値出力部、９…ウェッブ、１０…軸受け、Ｒ…テンションロール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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