不安定なウェブテンション：原因と解決策

不安定なウェブテンションとは、オペレーターが「テンションがどうしても保持できない」と表現する故障です。ゲージが振れ、ロールがテレスコープ状になり、位置合わせが乱れ、あるいは高速ではシワが寄るがクロール（極低速）では正常に走る。本能としてコントローラーの再調整をしますが、実際のコンバーティングラインでは、テンションの不安定の多くはその外側、すなわちロール形状、滑るニップ、あるいは測定そのものから始まります。

本ガイドはスリッター、リワインダー、印刷機、ラミネーター、コーター向けです。前提としてウェブテンション制御システムとは？の構成要素をご存じであるとして、診断に焦点を当てます。何を、どの順序で、どの修正が実際に効くかを。

まず偽の読み値を除外する

機械に触れる前に、テンションが本当に動いていることを確認してください。驚くべき割合の報告が測定の問題です。

1. ゼロドリフト。ウェブを弛ませた状態でループを再ゼロしてください。一晩で5%ゆがんだセンサーは、ウェブが感じたことのない振れを報告します。
2. 巻き角の変化。センサー力はF = 2 × T × sin(θ/2) にローラー重量と軸受引きずりを加えたものなので、同じ真のテンションでも満巻とコアで異なる読み値になります。
3. 機械的固着。ガードに触れる取付具、ひっかかったケーブル、硬くなったピローブロックシールが、出たり消えたりする摩擦項を加えます。
4. 電気的ノイズ。ミリボルトレベルのセンサーと同じトレイを共有するVFDケーブルは、振動のように見える周期的成分を加えます。ただしライン停止時にも残ります。
5. 範囲違い。ピークテンション用に選定されたセンサーは低域での分解が悪く、容量の約10分の1未満の運転テンションはほぼノイズです。

ピローブロック式テンションセンサーまたはカンチレバー式テンション荷重セルが5つすべてをパスすれば信頼できます。いずれかに失敗したものは、まず修正すべきです。

パターンを原因に合わせる

不安定なテンションは4つの故障群であり、それぞれ特有の署名があります。原因を探す前に群を特定してください。

トレース署名	最も可能性の高い原因	まず確認
一定の繰り返し周期、固定周期	回転要素 ― 偏心ロール、真円でないコア、曲がったアイドラー	ロール周波数を計算
各周期で成長する振れ	制御ループ不安定、またはアクチュエーター飽和	出力％、ゲイン
10～30分かけてのゆるやかなドリフト	熱変化、またはロール直径誤差	ブレーキ／クラッチ温度、直径
スプライス、ロール交換、加速でのステップ	慣性またはテーパー補償	ランプ率、テーパー
周期のないランダムなスパイク	スリップ、ベアリング損傷、静電気	ニップ、ベアリング

機械的原因：周波数でローラーを特定する

最も有用な現場診断は周期の一致です。回転する各要素は1回転に1回テンションを乱します。そのため、その乱れ周波数はf (rev/min) = V ÷ (π × D) です。Vはm/min、Dはロール直径（m）です。

例：600 mmのアンワインドロールが120 m/minの場合、120 ÷ (3.1416 × 0.6) = 63.7 rpm、つまり1.06 rev/s ― 周期約0.94 s。同じ速度の150 mmアイドラーは254.6 rpm、周期約0.24 s。0.94 sの周期はアンワインドロールを示し、ゲイン調整では取り除けません。0.24 sの周期はアイドラーを示します。

一般的な機械的原因、発見順：

• 真円でない、または偏心したアンワインドロール。巻かれた材料と同心でないコアは、1回転ごとに実効半径を変えます。
• アンバランスまたは曲がったアイドラーロール。30 m/minでは見えず、150 m/minでは支配的になります。
• ゴム被覆ニップロールのフラットスポット。1回転あたり1回のテンションパルスをオペレーターは「数秒ごとのドスン」と呼びます。
• 不均一なニップ圧。供給が落ちるエアニップ、または荷重時と除荷時で静摩擦力が異なるシリンダーは、制御故障を装ったテンションステップを作ります。
• ベアリング損傷。ベアリング故障周波数での反復成分、ロール周波数の何倍も ― 周期がどの円周よりもはるかに短いことが手掛かりです。
• 軟らかく巻かれたロールの内部スリップ。巻取り中に層が内部で滑り、スティックスリップのスパイクを生みます。これは巻ロールの品質問題であり機械の問題ではなく、コントローラーゲインと誤読されることがよくあります。
• ウェブ経路の位置ずれ。平方でない状態でローラーに入るウェブは、実効巻き角と引きずりを変えます。位置ずれが見える場合はガイドとして扱ってください。XWDGMウェブガイド（ウエブガイド）システムをご覧ください。

制御とアクチュエーターの原因

形状がクリアされたら、残りの大半は4つの問題です。

ゲインはマスクであり修正ではない。実際の周期的乱れに対してゲインを上げると振動が大きくなり、下げるとドリフトを通します。

アクチュエーターの余裕。トルク要求はT = F × Rに従うため、アンワインドは満ロールで最もトルクを必要とし、コアで最も少なくなります。コアトルクのみに選定された磁気粉末ブレーキ（磁粉ブレーキ）または磁気粉末クラッチ（磁粉クラッチ）は満ロールで飽和し、ループは権限を失います。両ロール極端でコントローラー出力を読んでください。満ロールで約90%超、またはコアで約10%未満なら選定が間違っています。

1つのゾーンに2つの速度マスター。戦う2つの駆動点は、ゆっくり成長する振れを生みます。各ゾーンに1つの速度マスターと1つのトルク源が必要な規則はこちらで扱っています。

直径追跡誤差。コントローラーがロール直径を測定するか材料厚さを蓄積するかに関わらず、ここでの誤差はロールが大きくなるにつれて悪化するドリフトとして現れます。開ループと閉ループのテンション制御が2つの方法と各失敗点を比較しています。

材料とプロセスの原因

いくつかの不安定は機械ではなく材料です。伸びやすいフィルムはテンションステップ後に緩み、そのためニップの下流のテンションは数m後と異なります。紙と不織布は湿度で硬くなり、午前中に安定したラインが昼食後にドリフトします。

20分の診断手順

順序通りに実行してください。ステップ2を飛ばさないでください。

1. 一定速度で60秒記録。振幅と周期をメモ。
2. 読み値を検証。ウェブを弛ませ、再ゼロし、可能なら2つ目の独立測定と比較。
3. 周期をロールに合わせる。ゾーン内の各ローラーについてV ÷ (π × D)を計算し、一致を見つける。
4. アクチュエーターを分離。ウェブを静止させ、ブレーキまたはクラッチを作動セットポイントで励磁し、トルクフィードバックを監視。ウェブが動かないのに振動があれば、故障はアクチュエーター、その電源、または駆動にあります。
5. バンプテスト。セットポイントを5%ステップさせ、応答を監視。成長するオーバーシュートはゲイン過多、遅い応答は不足または飽和アクチュエーター。
6. 両ロール極端での余裕を確認。満ロールとコアでコントローラー出力を記録。

実を伴う修正

恒久的な修正は形状、選定、または測定を変えます。

• センサーを外乱に近づける ― 長い自由区間の周りを再調整するのではなく。
• ゲインではなくロールを直す。真円でないコアを交換し、アイドラーを再バランスし、フラットスポットのニップ被覆を修正。
• コアではなく満ロール用にアクチュエーターを再選定。パネルスペースが制約の場合、XWマイクロテンションコントローラTC200のようなコンパクトコントローラーはキャビネット改造なしでループを維持します。
• 異なるテンションが必要な2つのプロセスの間に分離境界を追加 ― ウェブテンション制御システムの選び方で扱うゾーニングの決定。
• 支払う場所のみ測定をアップグレード。自動ウェブテンションコントローラとスルーシャフト式ウェブテンションセンサーを中心とした閉ループパッケージは、テンション誤差がスクラップになるゾーンでのみ意味があり、どこでもではありません。

よくある質問

なぜテンションは高速でより振動するのですか？ ほとんどの機械的乱れは速度に比例します。ロール偏心は1回転あたり1回の力を生み、その周波数はライン速度とともに上がるため、ある点を超えるとアクチュエーターがそれに追従できなくなります。特定速度以上でのみ現れる振動は、回転要素の周波数がアクチュエーター帯域幅を横切ることを示します。

なぜテンションは20分間安定してからドリフトするのですか？ 熱ドリフトです。磁気粉末ブレーキまたはクラッチは平衡状態まで温まり、一定電流に対するトルクが変化します。直径追跡誤差は同じ症状を示しますが、ロールの構築ではなく経過時間に追従します。

根本原因をマスクではなく修正する

不安定なウェブテンションには少数の根本原因と多くの魅力的な代替手段があります。上記の手順 ― 読み値の確認、周期をローラーに合わせる、アクチュエーターを分離、その後余裕を確認 ― を実行すれば、通常20分以内に原因を特定できます。

XW Machinery（Dongguan Xiangwang Machinery Co., Ltd.）は完全なテンション・チェーンを製造・供給します。自動ウェブテンションコントローラ、ピローブロック式テンションセンサー、カンチレバー式テンション荷重セル、磁気粉末ブレーキ（磁粉ブレーキ）、磁気粉末クラッチ（磁粉クラッチ）。ライン速度、材料、ロール直径、および記録したテンション・トレースをお送りいただければ、満ロールトルク用にアクチュエーターを選定し、問題が測定か形状か選定かをお伝えします。

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• テンションコントローラー＆センサー