JP2005187121A - 帯状材搬送装置 - Google Patents

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Shinichi Morisane
真一 森実
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

【課題】各種の生産部材などの帯状材にかかる張力を一定として、レコード状やスパイラル状に巻出しあるいは巻取る帯状材搬送装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】帯状材75の巻出量を測長する測長エンコーダ4からの出力信号を、巻出リール駆動サーボ系の位置フィードバックパルス19とし、巻出しのダンサーレバー5aにおける位置検出エンコーダ6の出力でなり、帯状材75を送出する駆動系の動作指令パルス33を、巻出リール駆動サーボ系の動作指令パルスとした閉ループを構成することにより、巻出リール1の回転駆動と帯状材75の送出ローラ7による送出駆動との同期をとる構成とし、巻出しのダンサーレバー5aの変動を常に抑制する。
【選択図】図1

Description

本発明は、各種の生産部材などの帯状材にかかる張力を一定として、レコード状やスパイラル状で巻出しあるいは巻取る帯状材搬送装置に関するものである。
従来における帯状材搬送装置の概略要部構成図を図4に示す。図4において、金属や非金属などでなり各種の生産部材である帯状材75を巻回した巻出リール1の駆動用に、インダクションモータなどにタコメータやエンコーダなどの回転数検出部44を含む制御機構を付属したスピードコントロールモータである駆動モータ42を使用し、巻出リール1における帯状材75の巻出直径を直径検出ポテンションメータ45で検出し、巻出直径に対応した直径検出ポテンションメータ45の出力である抵抗値を、R/V変換器52でアナログの電圧レベルに変換する。
この時、巻出リール1における帯状材75の最大径がWfmax(単位mm)の時の電圧値をWfvmax(単位V)とし、巻出リール1の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ42の最高速度がSPfmax(単位rpm)時の速度指令電圧をSPfvmax(単位V)とする。
また、ワークステージ8における帯状材75の送出ローラ7の駆動用にサーボモータドライバー23で駆動され、かつサーボモータエンコーダ21が付属したサーボモータ22を使用し、所定速度N(単位mm/分)で帯状材75を定寸および連続で送出する。
帯状材75にかかる張力を常に一定にするには、送出ローラ7による帯状材75の送出速度と巻出リール1による帯状材75の巻出速度を等しくすればよい。前記のように送出速度と巻出速度を等しくすれば、巻出リール1と送出ローラ7の経路に配設され、帯状材75が巻回するダンサーローラ5を先端に取付け、帯状材75の巻出しにおけるダンサーレバー5aの変動を極小に抑制でき、その結果、帯状材75の張力は安定することになる。
そこで、帯状材75の送出中(巻出し)において、巻出リール1における任意の帯状材75の巻出直径において、帯状材75の送出駆動用であるサーボモータ22と同期をとるための巻出リール1の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ42の回転速度指令を以下の手順により設定し確定する。
前記の巻出直径は、直径検出ポテンションメータ45にて検出し、R/V変換器52によりアナログの電圧レベルに変換後、A/D変換器56に入力する。その値をWfpv(単位V)とし、巻出直径算出回路62の演算処理部で巻出直径を長さ(単位mm)で表すための、
計算式(1)={(Wfpv/Wfvmax)×Wfmax}×2
を実行する。
次に、巻出リール1の駆動速度算出回路63の演算処理部で、帯状材75の送出すなわち所定速度N(単位mm/分)における巻出リール1の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ42の回転速度を回転数(単位rpm)で表すための、
計算式(2)={N/(計算式(1)×π)}
を実行する。
モータ指令電圧換算回路64の演算処理部で、前記計算式(2)を速度指令電圧値に換算するための、
計算式(3)=(計算式(2)/SPfmax)×SPfvmax
を実行する。
巻出リール1の駆動用のスピードコントロールモータ42を制御するスピードコントローラ43に、前記計算式(3)から得られる速度指令電圧をD/A変換器57を介して入力すると、帯状材75の送出駆動と同期がとれた巻出リール1の回転駆動が実現できるのである。
また、巻出しにおけるダンサーレバー5aの位置補正は、変位量検出近接センサー46で、ダンサーレバー5aの変位を、例えば最下限4mA〜最上限20mAのアナログ量の電流変化として検出し、I/V変換器53により電圧レベルに変換した後、A/D変換器58に入力する。
基準値比較出力回路71の演算処理部では、入力されたダンサーレバー5aの変位値を、ダンサーレバー5aのセンター位置を0V基準として、上方で+電圧に、そして下方で−電圧にダンサーレバー5aの絶対位置として換算した結果出力と、前記計算式(3)から算出した巻出リール1の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ42の速度指令電圧を加減算器65に入力し、その加減算の結果出力を、本来の巻出リール1の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ42の速度指令値とすることにより、巻出し(送出)におけるダンサーレバー5aが所定位置であるセンター位置を維持しながら、帯状材75の送出駆動と同期をとる巻出リールの駆動方式としているのである。
また、巻出リール1より供給された帯状材75を巻取る巻取リール2の駆動用に、インダクションモータに回転数検出部49を含む制御機構を付属したスピードコントロールモータである駆動モータ47を使用し、巻取リール2における帯状材75の巻取直径を直径検出ポテンションメータ50により検出し、巻出直径に対応した直径検出ポテンションメータ50の出力である抵抗値を、R/V変換器55でアナログの電圧レベルに変換する。
この時、巻取リール2における帯状材75の最大直径がWrmax(単位mm)の時の電圧値をWrvmax(単位V)とし、巻取リール2における駆動用のスピードコントロールモータである駆動モータ47の最高速度がSPrmax(単位rpm)の時の速度指令電圧をSPrvmaxとする。
帯状材75にかかる張力を常に一定にするには、帯状材75の送出ローラ7による帯状材75の送出速度と巻取リール2による帯状材75の巻取速度を等しくすればよい。前記の送出速度と巻取速度を等しくすると、巻取リール2と送出ローラ7の経路に配設され、帯状材75が巻回するダンサーローラ10を先端に取付け、帯状材75の巻取りにおけるダンサーレバー10aの変動を極小に抑制でき、その結果、帯状材75の張力は安定するのである。
そこで、帯状材75の巻取中において、巻取リール2における帯状材75の任意の巻取直径において、帯状材75の送出ローラ7の駆動用であるサーボモータ22と同期をとるための巻取リール2の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ47の回転速度指令を以下の手順で設定し確定する。
前記の巻取直径は、直径検出ポテンションメータ50で検出し、R/V変換器55で、アナログの電圧レベルに変換した後、A/D変換器61に入力する。その値をWrpv(単位V)とし、巻取直径算出回路67の演算処理部で巻取直径を長さ単位mmで表すための、
計算式(4)={(Wrpv/Wrvmax)×Wrmax}×2
を実行する。
次に、巻取リール2の駆動速度算出回路68の演算処理部で、帯状材75の送出すなわち所定速度N(単位mm/分)における巻取リール2の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ47の回転速度を回転数(単位rpm)で表すための、
計算式(5)={N/(計算式(4)×π)}
を実行する。
モータ指令電圧換算回路69の演算処理部で、前記計算式(5)を速度指令電圧値に換算するための、
計算式(6)=(計算式(5)/SPrmax)×SPrvmax
を実行する。
巻取リール2の駆動用であるスピードコントローラ48に、前記計算式(6)により得られる速度指令電圧をD/A変換器60を介して入力すると、帯状材75の送出駆動と同期がとれた巻取リール2の回転駆動が実現できる。
また、巻取りにおけるダンサーレバー10aの位置補正は、変位量検出近接センサー51で、ダンサーレバー10aの変位を、例えば最下限4mA〜最上限20mAのアナログ量の電流変化として検出し、I/V変換器54により電圧レベルに変換した後、A/D変換器59に入力する。
基準値比較出力回路72の演算処理部では、入力されたダンサーレバー10aの変位値を、ダンサーレバー10aのセンター位置を0V基準として、上方で+電圧に、そして下方で−電圧にダンサーレバー10aの絶対位置として換算した結果出力と、前記計算式(6)から算出した巻取リール2の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ47の速度指令電圧を加減算器70に入力し、その加減算の結果出力を本来の巻取リール2の駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータ47の速度指令値とすることにより、帯状材75の巻取りにおけるダンサーレバー10aが所定位置であるセンター位置を維持しながら、帯状材75の送出駆動と同期をとる巻取リールの駆動方式としているのである。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開平5−338883号公報
しかしながら、前記従来の帯状材搬送装置では、帯状材の送出駆動と同期をとる巻出および巻取リール駆動用でスピードコントロールモータである駆動モータの速度指令値の設定は、巻出および巻取リールの直径検出と、帯状材の送出駆動用であるサーボモータの設定する所定速度から算出するため、最高あるいは所定速度に到達するまでの加速領域や停止するまでの減速領域には対応できていない。
すなわち、帯状材の送出駆動用であるサーボモータの加速領域や減速領域においては、帯状材の送出駆動と同期をとる巻出および巻取リールの駆動用のスピードコントロールモータである駆動モータにおける本来の速度指令値は、前記で説明した従来の方法で算出する巻出および巻取リールの駆動用のスピードコントロールモータである駆動モータにおける速度指令値と比較して小さいのであり、従って巻出しのダンサーレバー5aは所定位置より下に、巻取りのダンサーレバー10aは所定位置より上に大きく振れることになる。
また、巻出および巻取リールの直径の値を取得(測定)してから、それに対応する巻出および巻取リールの駆動用のスピードコントロールモータである駆動モータにおける速度指令値に設定(変化)するまでに、演算処理時間+入出力信号変換時間が必要で、出力を確定するまでの累積遅れ時間が発生する。
さらに、スピードコントロールモータである駆動モータは、速度指令値が変化してから反応するまでの応答性が不十分であり、巻出しのダンサーレバー5aや巻取りのダンサーレバー10aにおける上下の揺れを極小に抑制することが難しく、帯状材にかかる張力を一定かつ安定にすることが困難であるという課題を有していた。
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、巻出および巻取リール駆動と帯状材の送出駆動の同期を確実にとり、巻出しや巻取りのダンサーレバーの変動を抑制することにより、帯状材にかかる張力を常に一定にできる帯状材搬送装置を提供することを目的とするものである。
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、帯状材を巻回した巻出リールおよび帯状材を巻取る巻取リールを回転駆動し、前記帯状材を巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータ、帯状材の巻出量および巻取量を測定する検出部である測長エンコーダ、帯状材を送出する送出ローラの駆動サーボモータ、帯状材の搬送経路に配設した巻出ダンサーおよび巻取ダンサー、そして前記をコントロールする制御機構で構成され、前記測長エンコーダによるエンコーダ信号を前記巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータのフィードバックパルス信号とし、また前記送出ローラの駆動サーボモータの動作信号を前記巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータの動作指令パルス信号とする閉ループを形成して制御する構成としたものであり、これにより、巻出リールおよび巻出リールの回転駆動と帯状材の送出駆動が同期し、A/D変換機構が不要で、直接にデジタル追従制御が可能で高速応答性を有し、ダンサーレバーの変動を抑制、すなわち帯状材にかかる張力を一定にできるという作用効果を有する。
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、帯状材を巻回した巻出リールを回転駆動して帯状材を巻出す巻出リール駆動用のサーボモータと、前記巻出リールと巻出しのダンサーローラ間における帯状材の搬送をガイドする巻出ローラに連動して回転し、巻出した前記帯状材の長さを測定する測長エンコーダと、巻出した前記帯状材を搬送し送出する送出ローラを駆動するサーボモータと、巻出した帯状材の長さと送出した帯状材の長さの整合をとるための前記測長エンコーダの出力信号を入力とする分周逓倍回路でなり、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスを、前記巻出リール駆動用のサーボモータの動作指令パルスとする巻出リール駆動サーボ系の閉ループを構成し、前記測長エンコーダからの単位パルス当たりの帯状材の巻出量と、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスにおける単位パルス当たりの送出量との整合をとるために、前記測長エンコーダからの出力信号を分周逓倍回路に入力して巻出リール駆動用のサーボモータの位置フィードバックパルスとする制御構成により、巻出リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる構成としたものであり、これにより、巻出リール回転駆動と帯状材の送出駆動が同期し、A/D変換機構が不要で、直接にデジタル追従制御が可能で高速応答性を有し、巻出しのダンサーレバーの変動を抑制、すなわち帯状材にかかる張力を一定にできるという作用効果を有する。
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、帯状材を巻取る巻取リールを回転駆動して帯状材を巻取る巻取リール駆動用のサーボモータと、前記巻取リールと巻取りのダンサーローラ間にある帯状材の搬送をガイドする巻取ローラに連動して回転し、前記帯状材の巻取り長さを測定するための測長エンコーダと、前記帯状材を搬送し送出する送出ローラを駆動するサーボモータと、帯状材の巻取り長さと帯状材の送出長さの整合をとるための前記測長エンコーダの出力信号を入力とする分周逓倍回路でなり、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスを、前記巻取リール駆動用のサーボモータの動作指令パルスとする巻取リール駆動サーボ系の閉ループを構成し、前記測長エンコーダからの単位パルス当たりの帯状材の巻取量と、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスにおける単位パルス当たりの巻出量との整合をとるために、前記測長エンコーダからの出力信号を分周逓倍回路に入力して巻取リール駆動用のサーボモータの位置フィードバックパルスとする制御構成により、巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる構成としたものであり、これにより、巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動が同期し、A/D変換機構が不要で、直接にデジタル追従制御が可能で高速応答性を有し、巻取りのダンサーレバーの変動を抑制、すなわち帯状材にかかる張力を一定にできるという作用効果を有する。
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、巻出リール回転駆動と帯状材の送出駆動を請求項2に記載の制御構成とし、巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を請求項3に記載の制御構成として、巻出リール回転駆動および巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる構成としたものであり、これにより、巻出リール回転駆動および巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動が同期し、A/D変換機構が不要で、直接にデジタル追従制御が可能で高速応答性を有し、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの変動を抑制、すなわち帯状材にかかる張力を一定にできるという作用効果を有する。
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置検出手段を設け、所定の巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置からのずれ量を、前記各ダンサーレバーの位置検出手段により、特定した現在位置からの各ダンサーレバー位置補正量を、帯状材の巻出量および巻取量にパルス換算し、その結果を巻出リール駆動サーボ系および巻取リール駆動サーボ系の動作指令パルスとして入力し、さらに巻出した帯状材の長さを検出する測長エンコーダ出力信号および巻取った帯状材の長さを検出する測長エンコーダ出力信号を、位置フィードバックパルスとすることにより、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置ずれ累積誤差を解消してなる構成としたものであり、これにより、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの変動における所定位置への自動復帰が可能になり、ダンサーレバーの位置が維持され安定するという作用効果を有する。
本発明の請求項6に記載の発明は、特に、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置検出手段として、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの回転軸に連動して回転し、かつアブソリュート信号が得られる位置検出エンコーダを配設し、前記各ダンサーレバーの回動可能範囲におけるリアルタイムでの絶対位置検出を可能としてなる構成としたものであり、これにより、位置検出エンコーダからのアブソリュート信号を、ダンサーレバー最下限位置において、最小値0と換算し直し、ダンサーレバー回動可能範囲にてデジタルによる絶対位置検出ができるという作用効果を有する。
本発明の帯状材搬送装置は、巻出リール駆動と巻取リール駆動が、帯状材の送出駆動における全ての動作速度領域において同期し、ずれや遅れなどがないフィードバック制御系を有する構成であるため、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの変動を常に抑制し、帯状材にかかる張力を一定かつ安定に保持でき、A/D変換機構が不要で、直接にデジタル追従制御ができ、システムの簡素化と初期設定およびメンテナンスを不要とし、帯状材の送出駆動スピードの高速化や、帯状材の間欠あるいは連続送出動作パターンに対応でき、設備稼動や生産性ならびに汎用性の向上が図れるという効果を有する。
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜3に記載の発明について図面を参照しながら説明する。なお、背景技術で説明した構成部材などは同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態1における帯状材搬送装置の巻出部の概略要部構成図である。図1において、回転自在な巻出ローラ3は、帯状材75をレコード状あるいはスパイラル状に巻回された巻出リール1から巻出した帯状材75の送出に対するガイドと、巻出ローラ3に連結付属した測長エンコーダ4により帯状材75の送出長さを測定する。
巻出ローラ3に連動した測長エンコーダ4からの出力信号19の単位パルス当たりの巻出量と、ワークステージ8における帯状材75を送出駆動する送出ローラ7の駆動用であるサーボモータ22への動作指令パルス33の単位パルス当たりの送出量との整合をとるために、測長エンコーダ4からの出力信号19を分周逓倍回路18に入力し、巻出リール1の駆動サーボ系の位置フィードバックパルスとする。
また、帯状材75を送出駆動する送出ローラ7の駆動用であるサーボモータ22の送出駆動用の動作指令パルス33を、巻出リール1の駆動用であるサーボモータ14の動作指令パルスとして、巻出リール1の駆動サーボ系における閉ループを構成する。
なお、13はサーボモータ14に、そして21はサーボモータ22に連結付属したサーボモータエンコーダ、同じく15、23はそれぞれを駆動するサーボモータドライバー、20はサーボモータエンコーダ13から出力されるサーボモータエンコーダ信号である。
17は位置フィードバック切替回路であり、サーボモータ13の単独駆動と巻出ローラ3の回転を制御信号として付加したサーボモータ13の駆動との切替え、すなわち巻出ローラ3の回転を制御信号として付加したサーボモータ13の駆動は分周逓倍回路18からの出力を一方の入力端に入力し、そしてサーボモータ13の単独駆動はサーボモータエンコーダ信号20を他方の入力端に入力される。そして、位置フィードバック切替回路17の出力は、サーボモータドライバー15の一方の入力信号として入力される。
なおまた、16は動作指令切替回路であり、ダンサーレバー5aのずれ有無による切替え、すなわちダンサーレバー5aにずれが発生した場合は、一方の入力端に位置補正動作指令32を、そしてダンサーレバー5aにずれがない場合は他方の入力端に動作指令パルス33を入力するのであり、その出力をサーボモータドライバー15の他方の入力信号とする。
35aは位置ずれ量演算処理部38と接続し位置補正動作指令32を出力する位置決めコントローラ、そして35bは位置決めコントローラ35aに接続し動作指令パルス33を出力する位置決めコントローラである。
さらにまた、6は一端にダンサーローラ5を配設したダンサーレバー5aの他端に連結付属し、ダンサーレバー5aの回動位置を検出する位置検出エンコーダ、36は位置検出エンコーダ6の出力信号を入力する入力ユニットであり、一方を位置ずれ量演算処理部38に接続した位置換算処理部37の他方に接続し、その出力を位置換算処理部37に入力する。
図2は、本発明の実施の形態1における帯状材搬送装置の巻取部の概略要部構成図である。図2において、回動自在な巻取ローラ11は、帯状材75をレコード状あるいはスパイラル状に巻取リール2に巻取った帯状材75における巻取りガイドと、巻取ローラ11に連結付属した測長エンコーダ12により帯状材75の巻取り長さを測定する。
巻取ローラ11に連動する測長エンコーダ12からの出力信号30の単位パルス当たりの巻取量と、前記と同じくサーボモータ22への動作指令パルス33の単位パルス当たりの送出量との整合をとるために、測長エンコーダ12からの出力信号30を分周逓倍回路29に入力し、巻取リール2の駆動サーボ系の位置フィードバックパルスとする。
また、帯状材75を送出する送出ローラ7の駆動用であるサーボモータ22の送出駆動用の動作指令パルス33を、巻取リール2の駆動用であるサーボモータ25の動作指令パルスとして、巻取リール2の駆動サーボ系における閉ループを構成する。
なお、24はサーボモータ25に付属したサーボモータエンコーダ、同じく26はそれを駆動するサーボモータドライバー、31はサーボモータエンコーダ信号であり、サーボモータエンコーダ24から出力され、分周逓倍回路29からの出力を一方の入力端に入力する前記と同様の位置フィードバック切替回路28における他方の入力端に入力される。そして、位置フィードバック切替回路28の出力は、サーボモータドライバー26の一方の入力信号として入力される。
なおまた、27は前記と同じく動作指令切替回路であり、一方の入力端に位置補正動作指令34を、そして他方の入力端に動作指令パルス33を入力し、その出力をサーボモータドライバー26の他方の入力信号とする。35cは位置ずれ量演算処理部41と接続し位置補正動作指令34を出力する位置決めコントローラ、そして35bは位置決めコントローラ35cと、前記で説明した位置決めコントローラ35aにも接続し動作指令パルス33を出力する位置決めコントローラである。
さらにまた、9は一端にダンサーローラ10を配設したダンサーレバー10aの他端に連結付属し、ダンサーレバー10aの回動位置を検出する位置検出エンコーダ、39は位置検出エンコーダ9の出力信号を入力する入力ユニットであり、一方を位置ずれ量演算処理部41に接続した位置換算処理部40の他方に接続し、その出力を位置換算処理部40に入力する。
以上、巻出および巻取リールにおける駆動サーボ系を前記で説明した閉ループの制御構成でなる装置、すなわち、帯状材を巻回した巻出リールおよび帯状材を巻取る巻取リールを回転駆動し、帯状材を巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータと、帯状材の巻出量および巻取量を測定する測長エンコーダによる検出部、帯状材を送出する送出ローラの駆動サーボモータ、帯状材の搬送経路に配設した巻出ダンサーおよび巻取ダンサー、そしてそれらをコントロールする電子制御回路および制御機構で構成され、測長エンコーダによるエンコーダ信号を巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータのフィードバックパルス信号とし、また送出ローラの駆動サーボモータの動作信号を巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータの動作指令パルス信号とする閉ループを形成して制御するのである。
その結果、巻出リール1の駆動と巻取リール2の駆動は帯状材75の送出駆動と確実に同期し、図1および図2における帯状材75の搬送ラインスピードXと、巻出ラインスピードYおよび巻取ラインスピードZが等しくなり、巻出しのダンサーレバー5aおよび巻取りのダンサーレバー10aの変動を、リアルタイムで常に抑制することができるのである。
次に、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項3〜5に記載の発明について説明する。
前記実施形態1で説明したように本発明の帯状材搬送装置における構成は、結果あるいは最終的に巻出しのダンサーレバー5aや、巻取りのダンサーレバー10aの変動を抑制するのであるが、帯状材75の搬送経路に配設した測長エンコーダ4と連動した巻出ローラ3、同じく測長エンコーダ12と連動した巻取ローラ11、そしてサーボモータエンコーダ21を連結付属したサーボモータ22に連動し、帯状材75を送出するための送出ローラ7において、何らかの原因で帯状材75がスリップすると、実際の帯状材75の送出量と測長した結果に誤差が発生し、ダンサーレバー5a、10aの位置が所定の位置からずれることがある。
前記の現象により発生するずれの累積誤差を解消するためのダンサーレバー位置補正について説明する。
巻出しのダンサーレバー5aおよび巻取りのダンサーレバー10aの位置検出手段として、ダンサーレバー5aおよびダンサーレバー10aの回転軸に連動して回動する位置検出エンコーダ6および位置検出エンコーダ9からのアブソリュート出力信号を、入力ユニット36および入力ユニット39に入力し、ダンサーレバー5aおよびダンサーレバー10aの現在位置を、位置換算処理部37および位置換算処理部40で、ダンサーレバー5a、10aの最下限位置を最小値0として換算し直した絶対位置に変換する。
前記で演算し求めたダンサーレバー5a、10aの現在位置と、所定ダンサーレバー5a、10aの位置からのずれ量を、位置ずれ量演算処理部38および位置ずれ量演算処理部41で演算して確定し、帯状材75の巻出量や巻取量に換算してダンサーレバー5a、10aにおける位置補正量とし、位置決めコントローラ35aおよび位置決めコントローラ35cに入力するのである。
さて、図3はダンサーレバー位置と帯状材長さの関係を説明する模式図である。図3において、前記で説明したダンサーレバー5aおよびダンサーレバー10aの先端に取付けたダンサーローラ5およびダンサーローラ10であるところのIまたはIIと、巻出ローラ3であるローラIIIおよび巻取ローラ11であるローラIVが接する帯状材75の長さについて、
まずダンサーレバーが所定位置である時を
計算式(8) L2={A/(2*sinθ1)}−a/(tanθ1)とし、
また、所定位置からずれた(例えばダンサーレバーが所定位置より上)時を
計算式(7) L1={A/(2*sinθ2)}−a/(tanθ2)とする。
但し、θはダンサーレバーの現在位置(角度)、θ1、θ2はダンサーレバーの位置で一意的に決まる各角度、Aはダンサーローラへ巻回する帯状材を規制しガイドするローラの間隔、そしてaはダンサーローラの半径とする。
さて、ダンサーレバーの所定位置からずれた位置の差であるL2−L1の2倍の長さが、巻出量や巻取量に換算した値となり、ダンサーレバー位置補正量として、位置決めコントローラ35aからの巻出リール1の駆動サーボ系の位置補正動作指令32、位置決めコントローラ35cからの巻取リール2の駆動サーボ系の位置補正動作指令34を、動作指令切替回路16および動作指令切替回路27に入力するのである。
また、巻出した帯状材75の長さを検出する測長エンコーダ4の出力信号19および巻取った帯状材75の長さを検出する測長エンコーダ12の出力信号30を、ダンサーレバー位置設定のための位置フィードバックパルスとすることにより、巻出しおよび巻取りのダンサーレバー5a、10aを各所定位置へ自動復帰させて、ダンサーレバー5a、10aにおける位置ずれ累積誤差を解消するのである。
本発明にかかる帯状材搬送装置は、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの変動を常に抑制し、帯状材にかかる張力を一定かつ安定に保持でき、設備稼動および生産性、汎用性の向上につながる効果を有し、各種部材などのレコード状やスパイラル状に巻出しあるいは巻取る帯状材搬送装置などの用途として有用である。
本発明の実施の形態における帯状材搬送装置の巻出部の概略要部構成図 同帯状材搬送装置の巻取部の概略要部構成図 同ダンサーレバー位置と帯状材長さの関係を説明する模式図 従来における帯状材搬送装置の概略要部構成図
符号の説明
1 巻出リール
2 巻取リール
3 巻出ローラ
4、12 測長エンコーダ
5、10 ダンサーローラ
5a、10a ダンサーレバー
6、9 位置検出エンコーダ
7 送出ローラ
8 ワークステージ
11 巻取ローラ
13、21、24 サーボモータエンコーダ
14、22、25 サーボモータ
15、23、26 サーボモータドライバー
16、27 動作指令切替回路
17、28 位置フィードバック切替回路
18、29 分周逓倍回路
19、30 出力信号
20、31 サーボモータエンコーダ信号
32、34 位置補正動作指令
33 動作指令パルス
35a、35b、35c 位置決めコントローラ
36、39 入力ユニット
37、40 位置換算処理部
38、41 位置ずれ量演算処理部
42、47 駆動モータ
43、48 スピードコントローラ
44、49 回転数検出部
45、50 直径検出ポテンションメータ
46、51 変位量検出近接センサー
52、55 R/V変換器
53、54 I/V変換器
56、58、59、61 A/D変換器
57、60 D/A変換器
62、67 巻取直径算出回路
63、68 駆動速度算出回路
64、69 モータ指令電圧換算回路
65、70 加減算器
66 NC
71、72 基準値比較出力回路
75 帯状材
X 搬送ラインスピード
Y 巻出ラインスピード
Z 巻取ラインスピード
A ローラ間隔
a ダンサーローラの半径
L1={A/(2*sinθ2)}−a/(tanθ2)―――計算式(7)
L2={A/(2*sinθ1)}−a/(tanθ1)―――計算式(8)
θ ダンサーレバーの現在位置(角度)
θ1、θ2 ダンサーレバーの位置で一意的に決まる角度

Claims (6)

  1. 帯状材を巻回した巻出リールおよび帯状材を巻取る巻取リールを回転駆動し、前記帯状材を巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータ、帯状材の巻出量および巻取量を測定する検出部である測長エンコーダ、帯状材を送出する送出ローラの駆動サーボモータ、帯状材の搬送経路に配設した巻出ダンサーおよび巻取ダンサー、そして前記をコントロールする制御機構で構成され、前記測長エンコーダによるエンコーダ信号を前記巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータのフィードバックパルス信号とし、また前記送出ローラの駆動サーボモータの動作信号を前記巻出しおよび巻取るための駆動用サーボモータの動作指令パルス信号とする閉ループを形成して制御する構成としてなる帯状材搬送装置。
  2. 帯状材を巻回した巻出リールを回転駆動して帯状材を巻出す巻出リール駆動用のサーボモータと、前記巻出リールと巻出しのダンサーローラ間における帯状材の搬送をガイドする巻出ローラに連動して回転し、巻出した前記帯状材の長さを測定する測長エンコーダと、巻出した前記帯状材を搬送し送出する送出ローラを駆動するサーボモータと、巻出した帯状材の長さと送出した帯状材の長さの整合をとるための前記測長エンコーダの出力信号を入力とする分周逓倍回路でなり、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスを、前記巻出リール駆動用のサーボモータの動作指令パルスとする巻出リール駆動サーボ系の閉ループを構成し、前記測長エンコーダからの単位パルス当たりの帯状材の巻出量と、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスにおける単位パルス当たりの送出量との整合をとるために、前記測長エンコーダからの出力信号を分周逓倍回路に入力して巻出リール駆動用のサーボモータの位置フィードバックパルスとする制御構成により、巻出リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる帯状材搬送装置。
  3. 帯状材を巻取る巻取リールを回転駆動して帯状材を巻取る巻取リール駆動用のサーボモータと、前記巻取リールと巻取りのダンサーローラ間にある帯状材の搬送をガイドする巻取ローラに連動して回転し、前記帯状材の巻取り長さを測定するための測長エンコーダと、前記帯状材を搬送し送出する送出ローラを駆動するサーボモータと、帯状材の巻取り長さと帯状材の送出長さの整合をとるための前記測長エンコーダの出力信号を入力とする分周逓倍回路でなり、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスを、前記巻取リール駆動用のサーボモータの動作指令パルスとする巻取リール駆動サーボ系の閉ループを構成し、前記測長エンコーダからの単位パルス当たりの帯状材の巻取量と、前記送出ローラを駆動するサーボモータに入力する動作指令パルスにおける単位パルス当たりの送出量との整合をとるために、前記測長エンコーダからの出力信号を分周逓倍回路に入力して巻取リール駆動用のサーボモータの位置フィードバックパルスとする制御構成により、巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる帯状材搬送装置。
  4. 巻出リール回転駆動と帯状材の送出駆動を請求項2に記載の制御構成とし、巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を請求項3に記載の制御構成として、巻出リール回転駆動および巻取リール回転駆動と帯状材の送出駆動を同期させてなる帯状材搬送装置。
  5. 巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置検出手段を設け、所定の巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置からのずれ量を、前記各ダンサーレバーの位置検出手段により、特定した現在位置からの各ダンサーレバー位置補正量を、帯状材の巻出量および巻取量にパルス換算し、その結果を巻出リール駆動サーボ系および巻取リール駆動サーボ系の動作指令パルスとして入力し、さらに巻出した帯状材の長さを検出する測長エンコーダ出力信号および巻取った帯状材の長さを検出する測長エンコーダ出力信号を、位置フィードバックパルスとすることにより、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置ずれ累積誤差を解消してなる請求項2〜4のいずれか1つに記載の帯状材搬送装置。
  6. 巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの位置検出手段として、巻出しおよび巻取りのダンサーレバーの回転軸に連動して回転し、かつアブソリュート信号が得られる位置検出エンコーダを配設し、前記各ダンサーレバーの回動可能範囲におけるリアルタイムでの絶対位置検出を可能としてなる請求項5に記載の帯状材搬送装置。
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