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なぜグラビア印刷機のインフィードとアウト
フィードのテンションコントローラ(以下テンコン)はサーボモータを使用した速度テンコンでなければならないのでしょうか?
ヤマデンが速度テンコンを世にだして10年以上がたちます。
その間インフィード(IF)とアウトフィード(OF)のテンションの重要性を発信し続けていますがまだまだ理解されていないのが多数というのが現状です。

 

それには、こちらの説明の仕方が不十分な点があったのかも知れない、という反省に立ちながら再度解説を試みたいと思います。
★★★★
以下に代表的な3つのテンション制御方式の内容とその違いについて述べていきますので、最後までお読みください。

テンション原理図をご覧ください。
印刷機の善し悪しは次の2つの条件を満たしていることが必要です。

  1・ この図の「IFテンション」と「OFテンション」が広範囲(0.5kg~30k)にわたって安定していること。(高精度)
  2・ 切換え時に巻出機と巻取機からのショックが「IFテンション」と「OFテンション」に影響を与えないこと。(ふんばり)

この図のIFとOFの構成部品が書かれているNO・1の制御方式が、この二つの条件を満たしており、グラビア印刷機における、理想的な制御方式です。

図におけるIFとOFがパウダブレーキとパウダクラッチで構成されるNO・2の制御方式です。
IFではクラッチに一定の電圧をかけ、ブレーキ電圧を制御して、テンションを設定値に保ちます。
OFではブレーキに一定の電圧をかけ、クラッチ電圧を制御して、テンションを設定値に保ちます。
パウダによる制御はトルク制御なのですが、
トルク制御は速度制御とちがって「ふんばり」がききません。
そのため「IFテンション」は巻出しテンションの影響をうけます。

ブレーキだけでは巻出しテンションよりも小さい「IFテンション」を制御することができないのです。
それで、クラッチに一定電圧をかけて、巻出しテンションよりも小さいテンションを制御できるようにしたのが、この制御方式なのです。
OFも同様の原理になります。
理論上はこれで良さそうなのですが、実際はブレーキとクラッチが絶えずケンカしているため制御が不安定で、更にパウダの寿命も縮めてしまいます。


原理図におけるNO・3の構成がこの制御方式になります。
IFはダンサロールの位置情報をワイヤーで連結したリングコーンに伝え、速度を一定に保つ速度テンコンの一種です。
テンションの大きさはワイヤーにつるされた重りで決まります。
リングコーン方式は、インバータが普及する以前に考案された、モータの無段階制御方式のことです。精度はインバータほど高くありませんからテンションの精度もよくありません。
OFはPIV(ギヤボックス)方式です。
主軸とピンチロールがギヤボックスを介して接続されており、ギヤ比を変えることによりテンションが上下します。これも速度テンコンの一種です。

実験した人にはわかりますが、少しの速度変化でテンションは大きく変動します。
しかもこの方式は自動ではなくて手動ですからテンションを変化させてから落ち着くまで、かなりの時間がかかります。
また「ふんばり」もきかないため、切換え時のショックがOFにもろに伝わり、落ち着くのに数分かかることもあります。その間は不良品を垂れ流すこととなるのです。
この方式のもう一つの欠点は、IFにもOFにも表示器が無いため、テンションが大きく変動しているのに、それを目で確認できないことです。
テンション表示無しで印刷をする、ということがどんなに恐ろしいことか、理解できない人がいるということが、実に恐ろしいことです。

同じ時期に創業したのに、何十年か経った現在業績をのばして大きくなった会社と、そうでない会社があります。
成功したある会社の社長が、「会社を大きく出来るか、そうでないかは度胸で決まる」と言いました。確かにそれも事実だと思いますが、私は「成功するかしないかは、トップの理解力」だと思っています。
儲かっていない会社の機械は購入した時のままです。もちろん途中で故障したこともあったでしょうから、修理のための費用はかけたことと思います。
一方儲かっている会社は修理はもちろん、性能アップのための改修にお金を使っています。
設備投資という言葉がありますが、修理に使ったお金を設備投資とはいいません。使ったお金に対し配当が無いからです。

これに対し改修は機械の性能アップを目的としますから、改修した翌日からロスが減少しますので、この減少したロスの分が配当として戻ってくることになるのです。ですからこれを設備投資と呼ぶことができます。
結論として言えることは、設備投資を積極的に実施してきた会社は儲かっている会社で・設備投資を行わなかった会社は儲かっていない会社ということができます。
その差はどこからくるのかというと、会社のトップの機械の性能、とりわけテンションに関する理解があるかどうかということになります。
この「お役立ち情報」を読まれた会社トップがテンションの重要性を理解して、設備投資を行い、配当をものにして、儲かる会社に変身することを、心から願っています。

★★設備投資が利益の分かれ目★★

1・この図はサーボモータとサーボモータを使用した速度テンコンである。
2・この太枠の中身が
  パウダクラッチ・ パウダブレーキ・ インバータモータ
  となっているのがパウダ式トルクテンコンである。
3・この太枠の中身が
  ダンサロール・リングコーン(インフィード)
  PIV(アウトフィード)
  となっているのが旧式の速度テンコンである



ヤマデンのテンコンの最大の特徴は感度調整をオペレータが出来るということでしょう。
感度は高くすると設定テンションに早く到達し、切換え時のショックによるテンションのふらつきも早く治まりますのでロスは減少します。

 

ところが、感度を高くし過ぎるとハンチングが起きてしまいます。このハンチングが起きた時に感度調整ツマミが威力を発揮するのです。つまりオペレータがこのツマミを回して感度を低くすることによりハンチングを止めることができます。

ヤマデンのテンコンはPID制御による速度テンコンです。
速度テンコンに使用するPIDユニットは高速でなければなりません。トルクテンコンの場合はある程度定速でも制御可能なので、マイコンやシーケンサのソフトを使用したPID制御でも実用になりますが、高速を「要求されるサーボアンプや速度テンコンの「場合はハードによるPID制御でないと無理です。

 

昔マイコンが出始めの頃、巻取機のテンコンをマイコンPIDの速度制御で行って失敗している例を見かけます。
又最近デジタル表示機が普及してきていますが、表示をいくら綺麗にしても性能が上がるのではなく、その分速度が遅くなるので性能は下がっているのですから注意が必要です。

他社のテンコンはダンサロールを使用しています。
ヤマデンのテンコンはダンサロールを使用しないダイレクト制御です。

 

駆動部分はモータと2個2個のプーリと、それをつなぐベルトのみなので制御速度が速く最高の性能を実現できると同時に故障がないメンテナンスフリーを実現しています。


ターレット上にサーボモータをとりつけるとなるとスリップリングを介する必要がありますので、そんなことをするとサーボが誤動作するので不可能だと言われます。
でもそんな時にはこう答えるようにしています。
何でもそれを可能にする能力のないところに頼めば何軒聞いても不可能ですよ、と。

 

ヤマデンはターレット上のDCモータやトルクモータをサーボモータに変えてきた実績があります。
うえの写真にある通りテンコンは三菱製のものを使用してトルク制御をおこないます。

ノンソルなどの巻取機では普通のテーパ制御ではうまく負けなくて折れ線テーパ制御を必要とする時があります。
このような時テンコンにその昨日が備わっていない時にはシーケンサ等をつかってプログラムする必要があります。
ところがヤマデンが巻取機に使用している三菱製のテンコンにはすでにその機能が内臓されているのです。

 

仕事上ヤマデンは色々な会社製のテンコンをみてきていますが、テーパ制御に限らず軸切換えの設定やメカロス設定、PID乗数に設定等総合的にみてこのテンコンにまさる淡婚はいまのところお目にかかっていません。

巻取機の改造はテンコンもサーボモータも新しいものに変えるのが理想ですが、予算の都合でそうもいかない場合があります。
そんな場合は取敢えずテンコンのみの交換という方法もあります。

 

これでもかなりの巻きの改善はみられますし、なんといっても費用が半分位ですみます。


速度テンコン
◆高速度PID制御による精密なテンション制御
◆ハンチングを抑えるための感度調整がVRツマミで可能
◆ダンサロール不要

セクショナル印刷機
◆コンペンレスで見当ずれを制御
◆ヤマデン特許のドクター装置を搭載
◆制御盤レス

 

ドクターユニット(特許取得)
◆ 版胴とワンタッチ脱着
◆ 左右のバランス調整不要
◆ カブリ発生無し

 

横見当装置(特許申請中)
◆ 縦見当装置はそのまま使用
◆ 簡単操作
◆ 版の作り直し不要

 


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