专利名称：：板材卷绕装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及将纸、塑料胶片以及包装用分层(claminate)纸板材料等板材卷绕成板卷状的板材卷绕装置。如日本专利公开公报平5-270704所示，众所周知现有技术的板材卷绕装置是通过旋转绕轴，将板材卷绕到该卷绕轴上而构成的。在这种卷绕装置上，设有带凸面的接触轮，该带凸面的接触轮具有将宽度方向的中央部增高的圆弧状的外周面，一边挤压往卷绕轴上卷绕的板材、一边旋转；另外还设置具有在宽度方向上平坦的外周面，一边挤压往卷绕轴上卷绕的板材、一边旋转的接触轮。上述板材卷绕装置通过带凸面的接触轮，一边挤压板材宽度方向的中央部、一边卷绕板材，这样来挤压出存在于板材之间的空气，同时通过圆柱状的接触轮挤压板材的整个幅面，由此来挤压出板材之间的空气，以防止在卷绕于卷绕轴上的板材之间卷入空气。采用以上结构的板材卷绕装置，虽然可以防止由于卷绕在卷绕轴上的板材之间卷入空气而发生的板材卷乱现象，但在该板材为塑料胶片等容易打滑的材料的情况下，在卷绕板材时存在以下问题，即不能防止板材打滑产生的层间滑动而引起的卷乱现象。即存在以下问题，在卷绕时板材时，根据由驱动马达施加给板材卷绕轴的驱动力的大小而作用于板材的卷绕力矩如果比卷绕在卷绕轴上的板材之间产生的摩擦阻力大，则在板材所形成的板卷中间部位的板材将发生滑动，即发生所谓的层间滑动，该层间滑动会引起板卷端面不整齐的卷乱现象。为防止上述层间滑动现象的产生，可以控制驱动马达的驱动力矩，使其阶段性地减少往卷绕轴上卷绕的板材的张力，也可以根据预先设定的控制特性，控制上述驱动马达的驱动力矩，使其相应于板材的卷绕直径的增大而直线地减小板材的张力。但，仍存在以下问题，当卷绕摩擦系数小的板材时，控制上述驱动马达的驱动力矩是难以防止产生层间滑动现象的，不能够避免板卷端面不整齐的现象。本发明是为解决上述问题而提出的一种即使在卷绕摩擦系数小的板材时，迹可防止产生层间滑动的板材卷绕装置。本发明涉及的第一种结构的板材卷绕装置，具有卷绕板材的卷绕轴和对该卷绕轴进行旋转驱动的驱动马达。在这种卷绕装置上，设置有马达控制部，用于控制上述驱动马达的驱动力矩，以便使往上述卷绕轴上卷绕板材时所形成的直径与板材的卷绕张力之积一定。根据上述结构，随着在卷绕轴上形成的板卷直径的增大而控制驱动马达的驱动力矩，这样便可一边给板材施加与上述板卷直径成反比的卷绕张力，一边进行板材的卷绕。本发明所涉及的第二结构的板材卷绕装置，具有卷绕板材的卷绕轴和对该轴进行旋转驱动的驱动马达。在这种卷绕装置上，设置有在往上述卷绕轴上卷绕板材时，检测形成的板卷直径的卷径检测装置；为使上述板卷的直径与板材的卷绕张力之积一定，存储对应板卷直径而设定的板材卷绕张力目标值的存储装置；检测作用于板材的卷绕张力的张力检测装置；根据上述卷径检测装置的检测信号而将对应板卷直径的卷绕张力的目标值从上述存储装置中读出的目标读出装置；为使上述马达施加给板材的卷绕张力与通过上述目标值读出装置读出的卷绕张力的目标值一致，根据张力检测装置检测出的卷绕张力的检测值控制驱动马达的马达控制部。采用上述结构，根据检测板材卷绕张力的张力检测装置的检测信号，如果确认板材的卷绕张力与目标值读出装置读出的卷绕张力的目标值之间存在差异，为消除此差异，向驱动马达控制部输出控制信号，进行下述卷绕控制，以使板材的卷绕张力与上述目标值一致给板材施加与板卷直径成反比的卷绕张力。本发明涉及的第三种结构是在上述第二种结构所述的板材卷绕装置中，当板卷直径在预先设定的基准值以下时，可保持卷绕张力的目标值为一定值。根据上述结构，当板卷直径在预定基准值以下的初始卷绕状态时，实行下述卷绕控制在目标值读出装置中，保持卷绕张力的目标值不变，并保持板材的卷绕张力不变。本发明涉及的第四种结构是在上述第二及第三种结构所述的板材卷绕装置中，还设置有输入板材初始张力的输入装置；根据由该输入装置输入的初始张力而运算卷绕张力目标值的演算装置，并将该运算装置的运算数据存入存储装置中。根据上述结构，通过输入装置将适合于板材的摩擦系数的初始张力输入，由此，把适合于上述板材的摩擦系数的卷绕张力的目标值存入贮单元，并根据从该存储装置读出的卷绕张力的目标进行卷绕控制。附图的简单说明图1是表示本发明的板材卷绕装置的实施例的说明图；图2是表示卷绕张力的目标值和板卷直径之间关系的曲线图；图3是表示卷绕张力的目标值和板卷直径之间关系的曲线图；图4是表示卷绕力矩与板卷直径之间关系的曲线图；图5表示板材卷绕状态的中间阶段的说明图；图6是表示板材的卷绕状态的最终阶段的说明图；图7是表示卷绕张力的目标值和板卷直径之间关系的曲线图；图8是表示本发明的板材卷绕装置的另一个实施例的说明图；图9是表示本发明的板材卷绕装置的又一个实施例的说明图；以下结合附图详述本发明的实施例。图1表示本发明的板材卷绕装置的实施例。该板材卷绕装置包括装卸自由地安装有卷绕有板材1的纸管2的卷绕轴3；旋转驱动该卷绕轴3的驱动马达4；在上述卷绕轴3上的纸管2上卷绕板材1而形成板卷5，检测该板卷5的直径的筒径检测装置6；检测作用于上述板材1的卷绕张力的张力检测装置7；检测板材1的送入速度的速度检测装置8；卷绕上述板材1时，挤压板材1的接触轮51。而且，上述卷绕装置还设有控制单元，该控制单元包括存贮与板卷5的直径相对应的、预先设定的板材1的卷绕张力的目标值的存贮装置9；根据上述卷径检测装置6的检测信号，从上述存贮装置9中读出对应的板卷5的直径的卷绕张力的目标值的目标值读出装置10；为了使施加给上述板材1的卷绕张力与由目标值读出装置10读出的卷绕张力的目标值一致，根据上述张力检测装置7的检测信号，控制驱动马达4的马达控制部11的控制单元。上述驱动马达4是SM型AC伺服马达(同步型AC伺服马达)、IM型AC伺服马达(感应型AC伺服马达)或者是直流马达，根据从上述马达控制部11输入的控制信号而控制驱动电流或驱动电压等，(通过这种控制来进行)下述驱动力矩的反馈控制。另外，卷径检测装置6是这样进行工作的，它是根据上述速度检测装置8检测的板材1的送入速度和通过图外的检测装置检测的板材搬送装置的动作时间，并通过图外的输入装置输入的板材1的厚度数据以及上述纸管的直径，来演算卷在该纸管2上的板材1的外径。此外，在预先知道上述板材1的送入速度、板材1的厚度以及纸管2的直径的情况下，也可不设置上述速度检测装置8及输入装置，而是根据上述检测装置的检测数据、从预先设定的搬送装置的动作时间与板卷5的直径的对应图表(tabel)中读出板卷5的直径，或者由传感器直接检测出上述板卷5的外径也可以。上述张力检测装置7包括支撑搬送装置搬送的板材1的一对支撑辊12、13；配设在该双支撑辊12、13之间且沿与其搬送方向垂直的方向挤压上述板材1的松紧调节辊14；将该松紧调节辊14向离开上述支撑辊12、13的方向驱动的气压缸15；设定驱动空气(向上述气压缸15提供的驱动空气)压力的压力设定装置16；把设置于一端部的支撑轴17作为支点，可自由摆动地支撑上述松紧调节辊14的支撑臂18；检测该支持臂18的摇摆角度即检测上述松紧调节辊14的支撑位置的支撑位置检测装置19。所述压力设定装置16对应于在控制单元的目标读出装置10中读出的卷绕张力的目标值，向上述气压缸15提供驱动气压，由此，使松紧调节辊14处于中立位置，即由上述气压缸15向松紧调节辊14施加驱动力，使上述支撑臂18处于水平状态的位置。另外，向上述气压缸15提供的驱动气压和从驱动马达4施加给板材1的卷绕张力之间的对应关系由预实验求得。于是，由上述支撑位置检测装置19检测出的与上述气缸15施加给松紧调节辊14的驱动力和驱动马达4施加给板板1的卷绕张力相对应而变化的松紧调节辊14的支撑位置，由此而检测出板材1的卷绕张力。例如在气压缸15向松紧调节辊14施加对应100N的卷绕张力的驱动力时，可根据该松紧调节辊14是否处于上述中立位置来判断它是否给板材1施加100N的卷绕张力。即，在上述驱动马达4施加给板材1的卷绕张力比100N小的情况下，则把比与该卷绕张力平衡的拉力还要大的驱动力施加给上述松紧调节辊14，于是该松紧调节辊14便位于比上述中立位置偏下的位置上，由此可知道上述卷绕张力小于100N。相反，在施加给上述板材1的卷绕张力比100N大时，则把比与该卷绕张力平衡的驱动力还要小的驱动力施加给上述松紧调节辊14，于是该松紧调节辊14使位于比上述中立位置偏上的位置上，由此可知上述卷绕张力比100N大。另外，对应于通过上述位置检测装置19检测出的上述松紧调节辊14与中立位置的偏离量，可以知道驱动马达4施加给板材1的实际卷绕张力和由上述压力设定装置16控制的并与气压缸15的驱动力相对应的板材1的拉力、亦即与上述卷绕张力的目标值之间的偏差程度。如图2所示，存储装置9是把对应于板卷5的直径而预先设定的板材1的卷绕张力F的目标值存储起来的装置。该卷绕张力F的目标值是在上述板卷5的直径D达到预先设定的基准值的过程中间，亦即与纸管2的直径相对应的卷径92mm、可按58mm的厚度卷绕板材1，在卷绕直径达到150mm之前的初始卷绕状态下，一直保持98N的定值。当板卷5的直径D超出上述基准值时，为使该板卷5的直径D与上述卷绕张力F的目标值的乘积保持一定，对应于板材5的直径D设定上述目标值，当板卷5的直径D增大时，与之成反比地减小卷绕张力F的目标值。另外，对应于由上述卷经检测装置检测出的板卷5的直径D，目标值读出装置10从上述存储装置9中读出板材1的卷绕张力F的目标值，并向上述张力检测装置7的压力设定装置16输出与该目标值对应的控制信号，这样，通过该压力设定装置16在上述气压缸15上产生与上述卷绕张力F的目标值对应的驱动力。对应于由上述张力检测装置7检测出的板材1的卷绕张力F的检测值，上述马达11控制驱动马达4，以便使驱动马达4施加给板材1的卷绕张力F与通过上述目标值读出装置10读出的板材1的卷绕张力F的目标值一致。例如，根据张力检测装置7的检测信号，确认作用于板材1的实际卷绕张力F比气压缸15施加给松紧调节辊14的驱动力(该驱动力是与卷绕张力F的目标值相对应的)小，即确认松紧调节辊14位于比中立位置高的位置时，输出增大驱动马达4的驱动转矩的信号，使卷绕张力F增大、使其与上述目标值一致。具有以上结构的卷绕装置在进行板材1的卷绕时，在卷绕轴3上安装纸管2并将板材1的端部固定在该纸管2的表面上之后，由压辊51给板材1施加适度的压力，上述驱动马达4动作、旋转驱动上述卷绕轴3及纸管2，由此，开始卷绕板材1。在该卷绕动作初始阶段，与在目标值读出装置10中的、从存储装置9中读出的一定的卷绕张力F的目标值相对应的控制信号，由上述目标值读出装置10向张力检测装置7的压力设定装置16输出。于是，根据上述张力检测装置7的检测信号，反馈控制驱动马达4的驱动力矩，以便使松紧调节辊保持上述中立位置，并向板材1施加与上述一定目标值相对应的卷绕张力F，同时，进行板材(该板材1是卷在上述纸管3上形成板卷5的板材1)的卷绕控制。当上述板卷5的直径D为150mm以上而超过基准值时，为使该板卷5的直径D与上述卷绕张力F的目标值之积为一定值，根据设定的反比例曲线，在目标值读出装置10中依次读出对应上述直径D的卷绕张力F的目标值，并由上述目标值读出装置10向张力检测装置7的压力设定装置16输出与上述目标值相对应的控制信号。其结果，驱动马达4一边进行反馈控制，一边往卷绕轴3上卷绕板材1，以便与板卷5的直径D的增大成反比地减小施加给板材1的卷绕张力F。在该板材1的卷绕装置中，具有卷绕板材1的卷绕轴3和旋转驱动该卷绕轴3的驱动马达4。在该卷绕装置上，当上述卷绕轴3上所形成的板卷5的直径D超出基准值时，为保持该板卷5的直径与板材1的卷张力F之积为一定值，由马达控制部11控制上述驱动马达4的驱动力矩，所以，即使在卷绕摩擦系数小的板材1时，也可确实防止在上述板卷5的中间部的板材1发生层间滑动现象。即，如图3的实线所示，当板卷5的直径D超出基准值时，为保持该直径D与卷取张力F之积为一定值，根据设定的反比例曲线而设定卷绕张力F的目标值，如图4所示，卷绕力矩T保持一定值。其结果，如图5所示，板材1在中间阶段的卷绕状态下，作用于板卷5外周部的卷绕力矩T(F1×D1/2)与图6中示出的、板材1在最终阶段的卷绕状态下，作用于板卷5外周部的卷绕力矩T(F2×D2/2)相同，在该最终阶段的卷绕控制时，由于在上述中间阶段作用于卷取位置P1的卷取力矩T比摩擦阻力大，因而可确实防止上述层间滑动现象的发生，也可以防止由于上述层间滑动而产生的板卷5的端面不齐的现象。与此相对，如图3虚线所示，为了在最终阶段把卷绕张力直线减小至0而设定的比较例1中，卷绕力矩T如图4的虚线所示，随着板卷5的直径D的增大而逐渐增大之后、便逐渐减小，因此，在上述卷绕力矩T达到最大值时，不可避免地易产生层间滑动现象，而且，如图4的点划线所示，把最终阶段的卷绕张力F设定为初始阶段的卷绕张力F0的一半的第二比较例中，卷绕力矩T如图4的点划线所示，随着板卷5的直径D的增大而逐渐增大，因此，随着板卷5直径的增大，容易产生层间滑动现象。如上所述比较例1所示，在最终阶段的卷绕张力F变的为0的情况下，当板卷5的直径增大时，不能得到与板材1的搬送装置的负荷相抵抗而用于卷绕板材1所必要的卷绕张力F，因此，板卷5的直径应限定在一定值以下。与此相对，本发明为了使上板卷5的直径D与板材1的卷绕张力之积为一定值，设定该卷绕张力F的目标值，当上述直径D增大到一定程度时，与之相对应减小的上述卷绕张力F的目标值的减小量是逐步减小的，因此，可以防止在板材1的卷绕控制的最终阶段卷绕张力F变为极小值。而且，为了抵消板材1搬送装置的负荷而施加卷绕板材1所必要的卷绕张力F、能够确保完成板材1的卷绕。如图2所示，在上述实施形态中，在板卷5的直径D为预定基准值以下时，可保持卷绕张力F的目标值为一定值，因此可防止在卷绕控制的初始阶段给板材1施加过大的卷绕张力F，还可有效地防止因卷绕张力F使板材1过份伸长而损坏其商品价值。即，如图2的点划线所示，即使在上述初始阶段，也考虑到把卷绕张力下的目标值设定成与板卷5的直径D成反比，在这种情况下，开始卷绕板材1时的卷绕张力F的目标值显著增大，作用于板材1的过大的拉力使板材1产生过大的伸长，很难避免该板材1产生塑性变形。于是，如上所述，采用把卷绕控制的初始阶段的卷绕张力F的目标值保持为一定值的结构，这样使可防止作用于板材1的过大的拉力而使板材1产生塑性变形。如上所述，当板卷5的直径比预定先设定的基准值小的情况下，并且在卷绕张力F的目标值保持一定的情况下，在该卷绕控制的初始阶段有板材1易产生滑动的倾向，但是，即使在初始阶段板材1产生滑动，板卷5的端面产生不整齐的可能性也是很低的，因此，不会产生其外观变坏的问题。在上述实施例中，根据检测板卷5的直径D的上述卷径检测装置6的检测信号，从存储装置9中读出与直径D相对应的卷绕张力F的目标值，同时通过上述张力检测装置7检测是否将对应于该目标值的卷绕张力F施加给板材1，根据该检测值控制上述驱动马达4的驱动力矩，因此，在由于板卷5的直径增大所引起的驱动马达4的负荷力矩的变化、亦即随着板卷5的卷绕量的增大而使卷绕板材所需的驱动力马达4的驱动力矩增大的情况下，即使在驱动电源产生电压变动的情况下，也能够很好地实行上述卷绕控制。例如用下述结构代替对应上述张力检测装置7的检测值而控制上述驱动马达4的驱动力矩的结构，即预先设定当上述板卷5的直径D相对应的卷绕力F和预先设定与驱动马达4的驱动力矩相对应的图表(table)，把从该图表中读出的、与驱动力矩相对应的控制信号输出给上述驱动马达4，由此，可控制板卷5的直径与板材1的卷绕张力之积为一定值。但，在采用这样的结构的情况下，当电源电压产生变动时，由于不能进行考虑了以上情况的力矩控制，因此，产生上述层间滑动的卷绕张力会作用于板材1上。与此相反，根据上述张力检测装置7的检测值，而控制上述驱动马达4的驱动力矩，在这样的情况下，会产生与上述驱动马达4的负荷力矩的变动、或者驱动电源的电压变动等相对应的控制误差，此时，为了修正上述误差而实行驱动马达4的力矩控制，从而有效防止上述层间滑动现象的产生。此外，如上所述，在施加与板材1的卷绕直径成反比的卷绕张力F的同时，由接触辊51适度地挤压板材1，在此状态下进行卷绕。采用这种结构可有效地防止在上述板材1的层间卷入空气、并可确实地防止由上述层间卷入空气而引起的层间滑动现象的发生，可在最佳状态下卷绕板材1。如图7所示，亦可有如下构成，即预先设定有各种卷绕张力初始值的多个卷绕张力F的目标值，将各目标值存储到上述存储装置9中，选定与板材1的摩擦系数或者与拉伸强度相对应的目标值来使用。根据上述结构，因为摩擦系数小，在卷绕不易产生层间滑动现象的板材1时，选择使用初始值设定得较大的卷绕张力F的目标值，这样，就不会产生层间滑动现象，实行这样的卷绕控制、即将板材1密实地卷绕在纸管2上的卷绕控制。当板材1的拉伸强度小、卷绕容易产生塑性变形的板材1时，则选择使用初始值设定得较小的卷绕张力F的目标值，由此，可防止板材1的塑性变形、并可确实防止上述层间滑动现象的发生。如图8所示，还可有如下构成，即设有输入板材1的初始张力的输入装置20；根据该输入装置20输入的板材1的初始张力而演算上述卷绕张力F的目标值的演算装置21，并将该演算装置21的演算数据存储到存储装置9中。根据这样的结构，根据上述板材1的摩擦系数或拉伸强度可以任意地设定卷绕张力F的目标值，因此，具有可精密进行卷绕控制的优点。在上述实施例中，由压力设定装置16把与卷绕张力F的目标值相对应的驱动气压施加给气压缸15，并根据由该气压缸15驱动的松紧调节辊14的位置检测出与上述目标值相对应的卷绕张力F是否施加给了板材1。以此结构为例进行说明，如图9所示，也可采用下述这种结构，该结构具有驱动力检测装置22和张力检测装置23，驱动力检测装置用于检测将松紧调节辊向中立位置推动所需要的汽压缸15的推动力，张力检测装置用于求出根据驱动力检测装置22的输出信号而给予板材1的卷绕张力值。于是，在上述目标值读出装置10中，根据卷径检测装置6的检测值及存储装置9的存储数据而读出卷绕张力F的目标值，并在马达控制部11中将该目标值与张力检测装置23的检测值进行比较，然后由马达控制部11把对应于检测值与卷绕张力F的目标值之差的控制信号向驱动马达4输出，这样实行反馈控制使检测值与目标值一致。综上所述，本发明涉及的第一种结构的板材卷绕装置具有卷绕板材的卷绕轴和旋转驱动该卷绕轴的驱动马达。在这种卷绕装置中，为使在卷绕轴上形成的板卷的直径与板材的卷绕张力之积为一定值，由马达控制部控制上述驱动马达的驱动力矩，因此，即使卷绕摩擦系数小的板材，也可确实防止在上述板卷的中间部发生板材的层间滑动现象、并有效地防止板卷的端面不整齐。另外，本发明的第二种结构涉及的板材卷绕装置，根据检测板卷直径的卷径检测装置的检测信号，从存储装置中读出与上述直径相对应的卷绕张力的目标值，同时，在上述张力检测装置中检测出是否向板材施加了与该目标值相对应的卷绕张力，并根据该检测值控制上述驱动马达的驱动力矩。由于是这种结构，所以不会产因板卷直径增大而引起驱动马达的负载力矩变动、或者驱动电源的电压变动而产生控制误差，能够很好地进行上述卷绕控制。另外，本发明的第三种结构所涉及的板材卷绕装置，当板卷的直径为预定基准值以下时，可维持卷绕张力的目标值为一定值，因此，可防止在卷绕控制的初始阶段给板材施加过大的张力，不会发生同上述张力作用使板材产生过大的拉伸而损害其商品价值，可在最佳状态下卷绕板材。另外，本发明的第四种结构涉及的板材卷绕装置，设置有输入板材初始张力的输入装置；根据该输入装置输入的初始张力而运算上述卷绕张力目标值的运算装置，并将该运算装置的运算数据存储到存储装置中，根据上述板材的摩擦系数拉伸强度等可任意设定上述目标值，所以能够实行精密的板材卷绕控制。权利要求1.一种板材卷绕装置，包括卷板材的卷绕轴和旋转驱动该卷绕轴的驱动马达，其特征在于，为使上述卷绕轴上卷绕板材而形成的板卷的直径与板材卷绕张力之积为一定值，设置有控制上述驱动马达的驱动力矩的马达控制部。2.一种板材卷绕装置，包括卷绕板材的卷绕轴和旋转驱动该卷绕轴的驱动马达，其特征在于，该装置还设置有检测上述卷绕轴卷绕板材而形成的板卷直径的卷径检测装置；为使上述板卷直径与板材的卷绕张力之积为一定值，存储板材卷绕张力的目标值(该目标值是根据板卷直径设定的)的存储装置；检测作用于板材的卷绕张力的张力检测装置；相应于上述卷径检测装置的检测信号而从记忆装置中读出与板卷直径相对应的卷绕张力目标值的目标值读出装置；为使从上述驱动马达施加给板材的卷绕张力与目标值读出装置所读出的卷绕张力的目标值一致，根据上述张力检测装置检测的卷绕张力的检测值而控制驱动马达的马达控制部。3.权利要求2所述的板材卷绕装置，其特征在于，当板卷的直径为设定的基准值以下时，卷绕张力的目标值保持一定值。4.权利要求2或3所述的板材卷绕装置，其特征在于，该装置设有输入板材初始张力的输入装置；根据该输入装置输入的初始张力，运算卷绕张力目标值的运算装置，并将该运算装置的运算数据存储到存储装置中。全文摘要一种板材1的卷绕装置，包括卷绕板材1的卷绕轴3和旋转驱动该卷绕轴3的驱动马达4。在该板材1的卷绕装置上，为使在卷绕轴3上卷绕板材1而形成的板卷5的直径与板材1的卷绕张力之积为一定值，设有控制上述驱动马达4的驱动力矩的马达控制部11。即使在卷绕摩擦系数小的板材时，也能防止产生层间滑动现象。文档编号B65H18/26GK1145848SQ9611017公开日1997年3月26日申请日期1996年7月24日优先权日1995年7月25日发明者川野刚也,松村勉,弓矢泰申请人:富士机械工业株式会社