JP5363851B2 - 輪転印刷機の張力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、輪転印刷機の張力制御方法に関する。

従来、ウエブの張力制御装置として、たとえば特開２００７−６９４５５（特許文献１）に開示される装置が提案されている。
本発明は、連続走行しているウエブの張力を設定張力に制御する張力制御装置であって、前記ウエブの走行経路に設けられ、当該ウエブを走行させる第１および第２の走行手段と、前記第１の走行から前記第２の走行手段に向かって走行する前記ウエブが巻回されるダンサーローラ、所定の支軸を中心に回転自在に保持され前記ダンサーローラを回転自在に保持するアーム、および、前記アームに前記ウエブに張力が発生する向きに設定張力に応じた所定の力を付与するアクチュエータを有するダンサーローラ装置と、前記ウエブを所定速度で走行させ、かつ、前記アームが所定位置に位置するように前記第１および第２の走行手段の速度制御を行う第１の制御手段と、前記アームの前記所定位置からの回転角度に応じて、前記ダンサーローラから前記ウエブに作用する力が一定になるように前記アクチュエータに発生させる力を制御する第２の制御手段とを有する。

なお、前記アームの回転角度を検出し、検出信号を前記第２の制御手段に出力する角度検出器を有し、前記アクチュエータは、エアシリンダと、前記エアシリンダに供給する圧縮空気の圧力を前記第２の制御装置からの制御指令に応じて調整する電空変換器とを備えている。

また、張力制御方法は、走行するウエブが巻回されるダンサーローラ、所定の支軸を中心に回転自在に保持され前記ダンサーローラを回転自在に保持するアーム、および、前記アームに前記ウエブに張力が発生する向きに設定張力に応じた所定の力を付与するアクチュエータを有するダンサーローラ装置によって連続走行しているウエブの張力を制御する張力制御方法であって、前記ウエブを所定速度で走行させ、かつ、前記アームが所定位置に位置するように前記ウエブの走行制御を行っている間に、前記アームの前記所定位置からの回転角度に応じて、前記ダンサーローラから前記ウエブに作用する力が一定になるように前記アクチュエータに発生させる力を制御している。

特開２００３−５４８００

特許文献１に示す従来技術では、ローラの径の変更が入力された時、または、加工誤差により変動速度に速度応答が追いついていくことができず、外乱の影響を除去することができない。このダンサーローラ方式は、エアシリンダで支持されたロ―ラの位置の検出し、ローラの位置を常時一定になるように、ウエブの張力の調整をフィードバック制御しているため、応答時間が遅くなり、印刷機の場合はその間色ずれが生じ大量の印刷不良が発生することになる。

本発明は、新たな印刷を行なう場合に、版胴の交換時のロール径の変更に伴い、インフィードローラの径を修正し、予め定めた設定張力Ｐで印刷を行なえる輪転印刷機の張力制御方法を提供することを目的としている。

本発明は、輪転印刷機のウエブの導入部には、インフィードロールを組合せたインフィードロールユニットを設け、前記輪転印刷機の前記ウエブの排出部には、複数のアウトフィードロールを組合せたアウトフィードロールユニットを設け、前記インフィードロールユニットは、複数のインフィードロールと、前記インフィードロールを回転駆動するサーボモータから構成され、前記アウトフィードロールユニットは、前記アウトフィードロールと、前記アウトフィードロールを回転駆動するサーボモータから構成され、前記インフィールドロールユニットと前記輪転印刷機間のウエブ張力を検出する張力検出器１と、前記アウトフィールドロールユニットと前記輪転印刷機間のウエブ張力を検出する張力検出器２を設けた輪転印刷機の張力制御方法であって、
前記インフィードロールユニットと前記輪転印刷機との間を走行するウエブの張力を前記インフィードロールの周速と移送ロールの周速差を検出し、設定したウエブ張力と前記張力検出器１で検出したウエブ張力の差を目標値になるように前記インフィールドロールを回転駆動するサーボモータの回転数を制御し、前記輪転印刷機と前記アウトフィードロールユニットとの間を走行するウエブの張力を前記アウトフィードロールの周速と移送ロールの周速差を検出し、設定したウエブ張力と前記張力検出器２で検出したウエブ張力の差を目標値になるように前記アウトフィールドロールを回転駆動するサーボモータの回転数を制御することを特徴とする。

本発明の輪転印刷機の張力制御方法は、インフィードロールユニット、ロール移送装置、アウトフィードロールユニットの間にウエブの張力変動が生じないように張力を制御するので、安定したウエブの走行が行なわれ、印刷の試運転時に発生するミスプリントを極端に低減することができる。

６色グラビア印刷機の概略側面図である。 張力制御部の概略側面図である。 ６色グラビア印刷機の同期制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明の輪転印刷機の張力制御方法を６色グラビア印刷機に適用した例について、一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、給紙部１０、インフィード部１２、印刷ユニット部１１（第１印刷ユニット部１１ａ、第２印刷ユニット部１１ｂ、第３印刷ユニット部１１ｃ、第４印刷ユニット部１１ｄ、第５印刷ユニット部１１ｅ、第６印刷ユニット部１１ｆ）、アウトフィード部１４、張力調整ロール１２ａ、張力調整ロール１２ｂ、１２ｃおよび巻取り部１６から構成される。

第１印刷ユニット部１１ａ、第２印刷ユニット部１１ｂ、第３印刷ユニット部１１ｃ、第４印刷ユニット部１１ｄ、第５印刷ユニット部１１e、第６印刷ユニット部１１ｆは、すべて同一のユニット構成で、図示していない歯車を介して複数のガイドロール群１８が連動し、サーボモータ１７により独立して駆動され、ガイドロール群１８の下端部は版胴２２が支持され、版胴２２に接してインキローラが回転自在にフレームに支持されている。

さらに、図２に示すように、インフィード部１２のインフィードロール１２ａと、第１印刷ユニット部１１の間およびアウトフィード部１４のアウトフィードロール１４ａと巻取り部１６には、それぞれ張力検出器（図示省略）が設けられている。また、給紙部１０、巻取り部１６には、それぞれ公知の張力制御部４３ａ、４３ｂが設けられ、インフィード部と第１印刷ユニット部１１ａの間およびアウトフィード部１４と巻取り部１６間の張力を調整できるように構成されている。
なお、インフィード部１２と第１印刷ユニット部１１ａ、アウトフィード部１４、巻取り部１６は、それぞれ後述するサーボコントローラ３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ）、インフィードコントラ３５ｇおよびアウトフィードコントラ３５ｈにより同期制御される。

図３は、グラビア輪転印刷機１の同期運転制御系を示している。同期制御装置３０は、統合制御部として動作するＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）部３１と、各種データを記憶する記憶手段としてのメモリ部３２と、版胴サーボコントローラ３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ）およびインフィードコントラ３５ｇおよびアウトフィードコントラ３５ｈと、張力制御部４３ａ、４３ｂと、入出力Ｉ／Ｆ部３４とから構成されている。 デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）３１、メモリ３２、サーボコントローラ３５、入力部３４ａと表示部３４ｂからなる入出力部Ｉ／Ｆ３４、給紙部１０および巻取り部１６の制御部３５から構成される。サーボコントローラ３５は、インフィード部１２、第１印刷ユニット部１１ａ、第２印刷ユニット部１１ｂ、第３印刷ユニット部１１ｃ、第４印刷ユニット部１１ｄ、第５印刷ユニット部１１ｅ、第６印刷ユニット部１１ｆ、アウトフィード部１４の駆動部にそれぞれ設けられている。
ＤＳＰ３１は、印刷機制御回路３５から運転指令、速度指令を与えると、各サーボコントローラ３５は指令に対応した印刷機制御回路から同時タイミングでそれぞれ回転角度信号を与える。
各サーボコントローラ３５は、指令に対応した駆動信号をサーボモータ１７に出力し、エンコーダ３７によるフィードバック信号がサーボコントローラ３５へ入力される。

またサーボコントローラ３５は、固定周期（サーボ系サンプリング周期）の角度位置ループを構成し、各サーボ系を制御する、ソフトウエアサーボ機能を有する。ＤＳＰ３１は定速運転時には、速度指令に対応した時間間隔を維持し、回転角度信号を連続してサーボコントローラ３５に指令する。
この時、ＤＳＰ３１のソフトウエア同期により、サーボモータ１７の同期を維持する。加速時、減速時には、所定の目標加速時間、減速時間に従った変化率を維持しつつ、回転角度信号を連続して発生する。すなわち、ＤＳＰ３１のソフトウエア同期により版胴２２の同期を維持する。
なお、給紙部１０、巻取り部１６の張力制御は、サーボモータ１７へのＤＳＰ３１からの速度信号および制御指令により別途、設定張力制御を行なう。

入出力Ｉ／Ｆ部３４には、入力部３４ａと、ＣＲＴなどの表示部３４ｂと、各印刷ユニット１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）毎に設けられた見当マーク検出器（図示省略）とがそれぞれ接続されている。
メモリ部３２には、入力部３４ａなどによって入力された各種データが記憶されるエリアのほかに、各印刷ユニット毎に版胴位相角を記憶する版胴位相角記憶手段、各印刷ユニット毎にウェブパス長を記憶するウェブパス長記憶手段および各印刷ユニット毎にウエブの巻き取り情報および正紙、損紙情報などを記憶する巻取り情報記憶手段などが設けられている。

ＤＳＰ部３１は、入力装置３４aからＪＯＢ識別コードや各種データなどが入力されると、これらのデータをメモリ部３２に記憶させる。また、印刷機制御装置４０から運転指令、速度指令が与えられと、印刷を実行する印刷ユニットの版胴サーボコントローラ３５（３５ａ、３５ｂ ３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ）および送りローラサーボコントローラ３３ｉへ同時にかつそれぞれ単独の位置指令（回転角）信号を与える。
また、ＤＳＰ部３１は、定速運転時には速度指令に応じた時間間隔を維持し、位置指令信号を連続してサーボコントローラ３５へ発生する。このとき、ＤＳＰ部３１のソフトウエア同期により各版胴７の同期性を維持する。加減速時には所定の目標角加速度による加速時間、減速時間に従った変化率を維持しつつ、位置指令信号を連続して発生し、すなわち、ＤＳＰ部３１のソフトウエア同期により各版胴７の同期性を維持する。

各版胴サーボコントローラ３５およびインフィードコントラ３５ｇおよびアウトフィードコントラ３５ｈは、ＤＳＰ部３１より速度指令信号が制御目標値として与えられる。これを受けて、サーボアンプ３６（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、ＥＩＦ，ＥＯＦ）から指令信号に対応した駆動信号がサーボモータ１７（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６、ＭＩ、ＭＯ）へ出力されると、サーボモータ１７の軸端に接続されているエンコーダ３７（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）から回転角位置信号（回転位相信号）が位置フィードバック信号として版胴サーボコントローラ３５およびインフィードコントラ３５ｇに入力される。版胴サーボコントローラ３５およびインフィードコントラ３５ｇは、固定周期（サーボ系サンプリング周期）の位置ループを構成し、各サーボ系を制御するソフトウエアサーボ機能を持つ。

張力制御部４３ａ、４３ｂは、版胴サーボコントローラ３５への指令信号に同期した、ＤＳＰ部３１からの張力制御指令信号により同期駆動される。つまり、張力制御部４３ａ、４３ｂは、ＤＳＰ３１よりの張力制御指令信号に基づいて、巻出し部３、インフィード部１２ａ、アウトフィード部１４、巻取り部１６へ駆動信号を出力し、ウエブ張力制御を行う。
図２に示す張力調整部４３a、張力調整部４３ｂは、それぞれエアシリンダ４０ａ、エアシリンダ４１ａのピストンロッド４０ｂ、４１ｂの先端に回転自在に支持されたインフィードロール１２ａ、１４ｂ（ダンサーローラ）を備え、かつ、ピストンロッド４１の変位を検知するリニアセンサ（図示省略）が設けられ、ウエブ張力を検知すると共にウエブ張力制御を行なうことができるように構成される。
そして、ウエブＴに外乱等が生じてウエブＴに弛みが生じた場合、エアシリンダ４０ａ、４１ａに発生する力が一定のままであると、インフィードロール１２ａからウエブＴに作用する張力が低下するので、エアシリンダ４０ａ、４１ａに圧縮空気を供給する。
逆に、ウエブＴに張りが発生し、インフィードロール１２ａ、アウトフィードロール１４ａがピストンロッド４０ｂ、４１ｂの鉛直方向に上向きに作用するため、インフィードロール１２ａ、アウトフィードロール１４ａからウエブTに作用する張力が上昇するので、エアシリンダ４０ａ、４１ａ内の圧縮空気を排気し、ウエブＴの張力の変動の発生が抑制される。

以下、インフィード部１２におけるウエブの張力とインフィードローラ、版胴の回転数の関係について説明する。なお、ウエブの張力制御について、アウトフィード部の説明は同じなので省略する。
インフィードローラ周速 Ｖｉ （m/sec）
版胴周速 Ｖｐ （m/sec）
ウエブ断面積 Ａ （mm^２）
ウエブ縦弾性係数 Ｅ （Ｎ /mm^２）
インフィードロール／印刷ユニット間張力 Ｐｉ （Ｎ）
とすると、

・・・・・・・・・・（１）
すなわち、
版胴径 Ｄｐ
版胴／版胴サーボモータ間変速比 Ｇｐ
版胴サーボモータ回転数 Ｎｐ
インフィードローラ径 Ｄｉ
インフィードローラ／インフィードローラサーボモータ間変速比 Ｇｉ
インフィードローラのサーボモータ回転数 Ｎｉ
版胴周速 Ｖｐ
インフィードローラ周速 Ｖｉ
すると、
Ｖｐ＝Ｎｐ・Ｇｐ・π・Ｄｐ ・・・・・・・（２）
Ｖｉ＝Ｎｉ・Ｇｉ・π・Ｄｉ ・・・・・・・（３）
ここで、設定張力をＰ、印刷速度Ｖとすると、
Ｖ＝Ｖｐ
として、版胴サーボモータ回転数Ｎｐを求める。

次に、設定張力をえるために必要なインフィードローラのサーボモータ回転数Ｎｉ
を求める。

（２）式より

・・・・・（４）
又（１）式より

・・・・・（５）
よって、インフィードローラのサーボモータ回転数Ｎｉは

上記の演算により得られた、サーボモータ１７の回転数Ｎｐ、インフィードローラ１２ａのサーボモータＭ１の回転数Ｎｉに基づいて、グラビア印刷機で印刷を行なう。
設定張力Ｐとインフィードロール１２ａと印刷ユニット部１１間の張力検出値Ｐｉｃとの張力差分ΔＰ（＝Ｐｉｃ−Ｐ）が発生したとすると、ΔＰを０に修正するインフィードローラ１２ａの仮想径Ｄｉｃを計算し、インフィードローラ１２ａのサーボモータ１７の回転数Ｎｉｃを求め、この回転数Ｎｉｃで運転を行なえば設定張力Ｐとなる。
この時の設定張力と実際の張力との差から、版胴を基準とした時のインフィードロールの周速差ΔＶｉを求める。

よって

差分のインフィードローラ回転数ΔＮｉは、

インフィードローラの仮想径Ｄｉｃは、

インフィードローラの回転数は、

以上により、新たな印刷を行なう場合に、版胴が交換されると、上述した手順に従いインフィードローラの径を修正し、予め定めた設定張力Ｐで印刷を行なうことができる。

本発明の輪転印刷機の張力制御方法は、インフィードロールユニット、輪転印刷機、アウトフィードロールユニットの間にウエブの張力変動が生じないように張力を制御するので、安定したウエブの走行が行なわれる。

Ｔ ウエブ
１０ 給紙部
１１ （１１a、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１e、１１ｆ） 印刷ユニット部
１２ インフィード部
１２ａ インフィードロール
１４ アウトフィード部
１４ａ アウトフィードロール
１５ 張力調整ロール
１６ 巻取り部
１７（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、ＭＩ、ＭＯ） サーボモータ
１８ ガイドロール
１９ サーボコントローラ
２０ 張力制御部
２２ 版胴
２３ インキローラ
３０ 同期制御装置
３１ デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）
３４ 入出力I／ F部
３４ａ 入力部
３４ｂ 表示部
３５（３５ａ ３５ｂ ３５ｃ ３５ｄ ３５ｅ ３５ｆ） サーボコントローラ
３５ｇ インフィードコントラ
３５ｈ アウトフィードコントラ
３６ Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、ＥＩＦ，ＥＯＦ サーボアンプ
３７ （Ｓ１ Ｓ２ Ｓ３ Ｓ４ Ｓ５ Ｓ６ Ｓ７ Ｓ８） エンコーダ
４０ａ エアシリンダ
４０ｂ ピストンロッド
４１ａ エアシリンダ
４１ｂ ピストンロッド
４３ａ 張力制御部
４３ｂ 張力制御部

Claims (1)

1. 輪転印刷機のウエブの導入部には、インフィードロールを組合せたインフィードロールユニットを設け、前記輪転印刷機の前記ウエブの排出部には、複数のアウトフィードロールを組合せたアウトフィードロールユニットを設け、前記インフィードロールユニットは、複数のインフィードロールと、前記インフィードロールを回転駆動するサーボモータから構成され、前記アウトフィードロールユニットは、前記アウトフィードロールと、前記アウトフィードロールを回転駆動するサーボモータから構成され、前記インフィールドロールユニットと前記輪転印刷機間のウエブ張力を検出する張力検出器１と、前記アウトフィールドロールユニットと前記輪転印刷機間のウエブ張力を検出する張力検出器２を設けた輪転印刷機の張力制御方法であって、
   前記インフィードロールユニットと前記輪転印刷機との間を走行するウエブの張力を前記インフィードロールの周速と移送ロールの周速差を検出し、設定したウエブ張力と前記張力検出器１で検出したウエブ張力の差を目標値になるように前記インフィールドロールを回転駆動するサーボモータの回転数を制御し、前記輪転印刷機と前記アウトフィードロールユニットとの間を走行するウエブの張力を前記アウトフィードロールの周速と移送ロールの周速差を検出し、設定したウエブ張力と前記張力検出器２で検出したウエブ張力の差を目標値になるように前記アウトフィールドロールを回転駆動するサーボモータの回転数を制御することを特徴とする輪転印刷機の張力制御方法。
   

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