JP2007084328A - 巻取設備の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の巻取機と巻戻機とから構成される巻取設備に好適な制御方法を提供する。
【解決手段】 巻取材料の過渡的な伸縮などに起因して巻取側に速度リプルが発生すると、この速度リプルをパルスエンコーダ（ＰＥ）と速度・位置信号処理器１４ａとローパスフィルタ１４ｂとハイパスフィルタ１４ｃとにより検知し、検知した速度リプルに基づく値を上位コントローラ１５からのトルク設定値から減算してなる永久磁石同期電動機（ＳＭ）への新たなトルク指令値は、前記巻取側では前記電動機（ＳＭ）へのトクル設定値は駆動トルク（すなわちプラス極性）であることから、前記速度リプルをダンピングさせるトルク設定値となり、従って、このダンピング量を調整することにより、巻取材料の速度をより安定にした巻取制御が実現できる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、一対の巻取機と巻戻機とから構成される巻取設備の制御方法に関する。

この種の巻取設備の制御方法としては、巻戻機により巻取材料の張力制御を行い巻取機により巻取材料の速度制御を行う制御方法と、巻戻機により巻取材料の速度制御を行い巻取機により巻取材料の張力制御を行う制御方法とが知られている。

例えば下記特許文献に記載されている巻取設備では、巻戻機により巻取材料の張力制御を行い巻取機により巻取材料の速度制御を行う制御方法が用いられ、この構成では巻戻機本体に連結されたブレーキのブレーキトルクを所望の値に制御し、巻取機本体に連結された電動機の回転速度を所望の値に制御することが行われている。
特開平９−３２８２４５号公報。

上述の特許文献１に記載されている巻取設備では巻取材料の張力制御を行うために、巻戻機本体に連結されたブレーキのブレーキ量を制御しているが、このブレーキは磨耗部品であり、定期的な交換作業が必要である。

上記難点を解消し、この種の巻取設備のメインテナンスフリー化を促進するために、巻戻機本体に電動機を連結し、この電動機の制動トルクを調整する制御方法を用いることが行われているが、この制御方法では、巻取材料が例えばポリエチレンフィルムなどの伸縮性を有する材料の場合、このフィルムの過渡的な伸縮などに起因して制御動作全体が不安定になることがあった。

この発明の目的は、上記問題点を解決した巻取設備の制御方法を提供することにある。

一対の巻取機と巻戻機とから構成され、この巻取機と巻戻機とにより巻取材料の速度制御および張力制御を行う巻取設備の制御方法において、前記巻取材料の張力設定値に基づいて導出される前記巻取機本体又は巻戻機本体に連結された電動機へのトルク指令値から該電動機の回転速度のリプル成分に基づく値を減算してなる値を、前記電動機への新たなトルク指令値として前記巻取設備を動作させることを特徴とする。

この発明によれば、前記巻取材料の張力設定値に基づいて導出される前記巻取機本体又は巻戻機本体に連結された電動機へのトルク指令値から該電動機の回転速度のリプル成分に基づく値を減算してなる値を前記電動機への新たなトルク指令値とすることにより、このトルク制御系に対して前記リプル成分が負帰還作用をすることから、安定な制御を行わせることができる。

図１は、この発明の第１の実施の形態を示す巻取設備の模式的ブロック構成図であり、この巻取設備１０は巻戻側としての巻戻機本体１１、巻取側としての巻取機本体１２および巻取機本体１２に連結された電動機としての永久磁石同期電動機１２ａ（以下、単に電動機１２ａとも称する）、電動機１２ａの出力軸に連結されたパルスエンコーダ１３、電動機１２ａを駆動する電動機駆動装置１４、巻取設備１０全体の動作を制御する上位コントローラ１５などから構成されている。

図２は、図１に示した電動機駆動装置１４の詳細回路構成図であり、１４ａはパルスエンコーダ１３の出力信号から電動機１２ａの回転速度と印加電圧または電流の位相を決定するための磁極位置とを導出する速度・位置信号処理器、１４ｂは速度・位置信号処理器１４ａで得られた電動機１２ａの回転速度信号に含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタ、１４ｃはノイズ成分が除去された前記回転速度信号からそのリプル成分を抽出するハイパスフィルタ、１４ｄは抽出されたリプル成分の振幅値（ゲイン）を調整して出力する乗算器、１４ｅは上位コントローラ１５により指令される巻取材料の張力指令値と、図１では図示しない巻径センサによる該巻取材料の前記巻取側での巻径とに基づきこのコントローラで導出される電動機１２ａへのトルク設定値から乗算器１４ｄの出力値を減算する減算器、１４ｆは減算器１４ｅの出力である電動機１２ａへの新たなトルク指令値と、速度・位置信号処理器１４からの磁極位置信号と、電流検出器１４ｈで検出された電動機１２ａに流れる電流とから半導体電力変換回路などからなるＰＷＭインバータ１４ｇへの電圧指令値をベクトル制御に基づく調節演算をして出力する電流調節器である。

すなわち、図１，図２に示した巻取設備１０では巻取材料が例えばポリエチレンフィルムなどの伸縮性を有する材料のときに、このフィルムの過渡的な伸縮などに起因して前記巻取側に速度リプルが発生すると、この速度リプルをパルスエンコーダ１３と速度・位置信号処理器１４ａとローパスフィルタ１４ｂとハイパスフィルタ１４ｃとにより検知し、検知した速度リプルに乗算器１４ｄによるゲインを乗じた値を上位コントローラ１５からのトルク設定値から減算してなる減算器１４ｅの出力としての電動機１２ａへの新たなトルク指令値は、前記巻取側では電動機１２ａへのトクル設定値は駆動トルク（すなわちプラス極性）であることから、前記速度リプルをダンピングさせるトルク設定値となり、従って、このダンピング量を前記ゲイン値にて調整することにより、巻取材料の速度をより安定にした巻取制御が実現できる。

図３は、この発明の第２の実施の形態を示す巻取設備の模式的ブロック構成図であり、この巻取設備２０は巻戻側としての巻戻機本体２１および巻戻機本体２１に連結された永久磁石同期電動機２１ａ（以下、単に電動機２１ａとも称する）、巻取側としての巻取機本体２２、電動機２１ａの出力軸に連結されたパルスエンコーダ２３、電動機２１ａを駆動する電動機駆動装置２４、巻取設備２０全体の動作を制御する上位コントローラ２５などから構成されている。

この電動機駆動装置２４は図２に示した電動機駆動装置１４と同様な回路構成を有し、従って、図３に示した巻取設備２０では、巻取材料が例えばポリエチレンフィルムのときに、このフィルムの過渡的な伸縮などに起因して前記巻戻側に速度リプルが発生すると、この速度リプルを電動機駆動装置２４により検知し、この検知した速度リプルに基づいた値を上位コントローラ２５からのトルク設定値から減算してなる電動機２１ａへの新たなトルク指令値は、前記巻戻側では電動機２１ａへのトクル設定値は制動トルク（すなわちマイナス極性）であることから、前記速度リプルをダンピングさせるトルク設定値となり、従って、このダンピング量を調整することにより、巻取材料の速度をより安定にした巻取制御が実現できる。

この発明の第１の実施の形態を示すブロック構成図 図１の部分詳細回路構成図 この発明の第２の実施の形態を示すブロック構成図

符号の説明

１０…巻取設備、１１…巻戻機本体、１２…巻取機本体、１２ａ…永久磁石同期電動機、１３…パルスエンコーダ、１４…電動機駆動装置、１４ａ…速度・位置信号処理器、１４ｂ…ローパスフィルタ、１４ｃ…ハイパスフィルタ、１４ｄ…乗算器、１４ｅ…減算器、１４ｆ…電流調節器、１４ｇ…ＰＷＭインバータ、１４ｈ…電流検出器、１５…上位コントローラ、２０…巻取設備、２１…巻戻機本体、２１ａ…永久磁石同期電動機、２２…巻取機本体、２３…パルスエンコーダ、２４…電動機駆動装置、２５…上位コントローラ。

Claims (1)

1. 一対の巻取機と巻戻機とから構成され、この巻取機と巻戻機とにより巻取材料の速度制御および張力制御を行う巻取設備の制御方法において、
   前記巻取材料の張力設定値に基づいて導出される前記巻取機本体又は巻戻機本体に連結された電動機へのトルク指令値から該電動機の回転速度のリプル成分に基づく値を減算してなる値を、前記電動機への新たなトルク指令値として前記巻取設備を動作させることを特徴とする巻取設備の制御方法。
   
   

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