JP2562590Y2 - 張力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は 各種フィルム，ある
いは細線の加工工程または処理工程において行われる巻
出し軸に巻かれたフイルム等の巻出し物を巻出し，また
は，巻取り軸に巻かれたフイルム等の巻取り物を巻き取
る作業において，その巻出しまたは巻取り物にたるみを
生じたり，過大な張力がかからないようにする為に用い
られる張力制御装置に係わり，特に，所望の精度を有す
るとともに，作業対象に対する対応を容易に実行できる
性能と機能を低価格で得ることのできる張力制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】各種フィルム製品等をその巻かれた巻出
し軸から巻出し，または，巻取り軸に巻取る作業，ある
いは細線を巻出しまたは巻き取る作業においては，これ
らの製品類にたるみを生じたり，あるいは過大な張力が
かからないように常に張力を一定にして巻出しまたは巻
き取るために張力制御が行われている。これらの張力制
御には手動式，半自動式，自動式があり，自動式には巻
径比例方式，ダンサロ−ル方式，微変位式がある。上記
したこれらの張力制御の方式には，巻出しの制御におい
ては固定部と巻出し軸との間にヒステリシスブレーキま
たはパウダブレーキ等の制御可能なブレーキを装着し，
該ローラから巻出される素材を挟むピンチローラ等に設
けたテンションセンサの検出値によって上記ブレーキの
ブレーキ力を制御するようにしているものがある。ま
た，上記方式に対応した巻取りの制御方式は，巻取りモ
ータと巻取り軸との間にヒステリシスクラッチやパウダ
クラッチ等の伝達トルクの制御可能なクラッチを装着
し，該軸に巻き取られる素材を挟むピンチローラ等に設
けたテンションセンサの検出値によって上記クラッチの
伝達トルクを制御するようにしている。また，巻取りの
制御方式のなかには，上記巻取りモータにサーボモータ
を用いて，このモータの出力軸を制御可能なクラッチを
介さずに，直接または減速のためのギヤ等の伝達機構を
介して巻取り軸に結合し，該軸に巻き取られる素材を挟
むピンチローラ等に設けたテンションセンサの検出値に
よって上記サーボモータを制御するようにしているもの
もある。また，上記テンションセンサによる計測に換え
て，巻出しロール径，または，巻取りロール径を計測
し，該径において予め設定した張力を出すようにブレー
キ力またはトルクを制御する巻径比例方式も用いられて
いる。

【０００３】次に，巻出しロール径を測定して張力制御
に電磁ブレーキを用いた張力制御装置の従来例を図８な
いし図１２によって説明する。図８において，１は巻出
し物であるフイルム２を巻き込んでいる巻出し部で，巻
出し部１は，電磁ブレーキ３を結合しフイルム２を巻き
込んだ巻出し軸４に回転計２３が装着されている。ま
た，６は被動ローラ，７，８はそれぞれピンチローラで
ある。上記回転計２３は，制御装置２１に入力し，制御
装置２１の出力はドライバ２２で増幅されて電磁ブレー
キ３を駆動している。制御装置２１は上記構成におい
て，図９に示すように，回転計２３からの信号ととも
に，初期巻出しロール径を設定する第１の設定器２４，
フイルム２の厚みを設定する第２の設定器２５，フイル
ム２の巻出し張力を設定する第３の設定器２６がそれぞ
れ演算回路２７に接続されている。回転計２３は，巻出
し軸４端部円周上のーか所に設けた凸部が近接スイッチ
の前を通過するときにこの近接スイッチからパルスを出
す構造になっているので，巻出し軸４が１回転する毎に
１パルスを制御装置２１に入力する。演算回路２７は，
回転計２３からの入力パルスを累算するカウンタと，第
１の設定器２４に設定された初期巻出しロール径から，
第２の設定器２５に設定したフイルム２の厚みに前記カ
ウンタの内容を掛けた数値を減算する機能と，この減算
結果と，第３の設定器２６に設定したフイルム２の巻出
し張力とから算出されるブレーキ力を電磁ブレーキ３に
出させる為に必要な，この電磁ブレーキに流すべき電流
値を算出する機能を備えている。演算回路２７は上記機
能による算出結果をドライバ２２に出力する。即ち，初
期巻出しロール径をＤ₀ ，フイルムの厚みをｔ，カウン
タの内容をｎとすると，現在の巻出しロール径Ｄは，Ｄ
＝Ｄ₀−２（ｔ×ｎ）で表される。電磁ブレーキの必要
な吸収トルク，即ち，ブレーキ力をＢ，必要張力をＦと
すると，ブレーキ力Ｂは，Ｂ＝Ｆ×Ｄ／２で表される。
また，電磁ブレーキがヒステリシスブレーキであると，
ブレーキ力とコイルに流す電流が比例するので，上記演
算結果Ｂに，この電磁ブレーキ３の特性と，ドライバ２
２の特性で定まる適切な係数を掛けて出力することによ
って，この電磁ブレーキ３は対象とするフイルム２を常
に所定の張力を掛けることになる。しかしながら，この
巻出し装置の特性，あるいは，この巻出し物の性能か
ら，一定の張力ではなく，巻出し軸の径によって張力を
特定の条件で変化させる必要を生じる。

【０００４】そのような場合は，例えば，図１０に示す
ように，演算回路２７とドライバ２２との間に，電圧設
定器２８の出力と演算回路２７の出力とを入力とするダ
イオード回路２９を設けている。このような回路を接続
すると，図１１に示すように，演算回路２７からの出力
電圧が電圧設定器２８の設定電圧よりも低くなるとドラ
イバ２２への入力電圧は電圧設定器２８に設定した一定
電圧になる。ここに，図１１において，横軸は巻出しロ
ールの径Ｄ，縦軸はドライバ２２への入力電圧Ｖを示し
ていて，ａ点は初期巻出しロール径，ｂ点は巻出し軸４
の径，カーブｄは演算回路出力電圧特性，ｖ点は電圧設
定器の設定電圧である。従って，ｃ点は演算回路２７か
らの出力電圧と電圧設定器２８の設定電圧が等しくなる
巻出しロール径を示している。上述の結果張力は図１２
に示すようになる。即ち，図１２は，横軸は巻出しロー
ルの径Ｄ，縦軸は電磁ブレーキ３による張力Ｆを示して
いて，ａ点は初期巻出しロール径，ｂ点は巻出し軸４の
径，カーブｆは巻出しロール径に対する電磁ブレーキに
よる張力特性，ｃ点は上記電圧設定器の設定電圧と演算
回路出力電圧値が等しくなる点である。即ち，巻出し開
始から一定であった張力を上記したようにｃ点から上昇
するようにしている。上述した各設定器はディジスイッ
チによって構成され，演算回路等はハードロジックによ
って構成され，出力はＤＡコンバータによって電圧に変
換されてドライバに供給されている。巻取りの制御の場
合は，電磁ブレーキを電磁クラッチとし，電磁クラッチ
を所定のモータに駆動することのほかはほぼ同様の制御
によって実行される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】上述したような巻出し
軸における従来の張力制御装置において，また，巻取り
軸の張力制御装置においては，必要とする初期値や演算
に必要な数値を設定するのにディジスイッチを用いてい
るので，設定できる数値の種類に限度があった。また，
各演算回路はハードロジックで構成されているために，
回路が複雑になって，精度のよい制御が困難であった。
例えば，巻出し径に対応して所定の条件で張力を変化さ
せることが無理であって，従来例に示したように，二本
の直線からなる折線制御が通常である。従って，二本の
直線からなる折線制御以上に精度のよい制御をしようと
すると，回路が複雑になるために価格が上昇し，又，信
頼性が低下する恐れがあった。また，巻出し物であるフ
イルムの性質に対応して電磁ブレーキのブレーキ力を切
り替えるために電磁ブレーキに供給すべき電流レベルを
変化させることも出来なかった。そのために，張力に対
して弱いフイルムを処理するときには，ドライバから出
力される最大電流値を一定値以下に押さえる必要がある
ために電流値を制御できる幅が狭くなる。従って，制御
性能が落ちるという問題があった。巻取りローラの制御
も上述と同様の問題があった。本考案は上記の問題点を
解決して，設定すべき条件の種類を増加することを可能
にするとともに，所望の特性や精度を有する張力性能を
与えることができる制御装置を低価格高品質で得ること
のできる張力制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本考案に基づく張力制御装置における巻出し軸の制御
においては，巻出し軸に巻かれ，または，巻取り軸に巻
き取るフイルム等の巻取り物を所定の張力で巻出し，ま
たは，所定の張力で巻取るようにした張力制御装置にお
いて，巻出し軸に所定のブレーキ力を付与する電磁ブレ
ーキと，巻出し軸から巻出される巻出し物が形成する巻
出しロールの巻径を検出する手段と，上記巻出しロール
の巻径変化に対応して所定の関係特性で変化させるべく
該特性条件を含む，当該張力制御装置による作業の初期
条件及び／または作業条件を設定記録する作業条件設定
記憶機能と，当該張力制御装置の制御条件を設定記録す
る制御条件設定記憶機能と，該作業条件設定記憶機能の
設定記録内容及び／または制御条件設定記憶機能の設定
記録内容に基づき，上記各設定条件を満足するととも
に，上記電磁ブレーキに付与すべきブレーキ力を得られ
るように，該電磁ブレーキに流すべき電流値を演算算出
し，該演算結果をＰＷＭに形成するパルス信号で出力す
る機能を備えたワンチップマイクロコンピュータにより
構成した演算処理装置と，該演算処理装置の出力信号に
より電磁ブレーキを駆動するドライバを備えるようにし
たことを特徴とする。上記の巻出しロールの巻径を検出
する手段は，当該巻出し軸の回転角度当たりに巻き出さ
れる当該巻出し物の量から算定するようにするのが効果
的である。

【０００７】また，巻取り軸の制御においては，巻出し
軸に巻かれ，または，巻取り軸に巻き取るフイルム等の
巻取り物を所定の張力で巻出し，または，所定の張力で
巻取るようにした張力制御装置において，巻取り軸を駆
動するモータと，該モータの駆動力を所定の巻取り力で
前記巻取り軸に伝達する電磁クラッチと，巻取り軸に巻
取られる巻取り物が形成する巻取りロールの巻径を検出
する手段と，上記電磁クラッチに付与すべき伝達トルク
を巻取りロールの巻径変化に対応して所定の関係特性で
変化させるべく該特性条件を含む，当該張力制御装置に
よる作業の初期条件及び／または作業条件を設定記録す
る作業条件設定記憶機能と，当該張力制御装置の制御条
件を設定記録する制御条件設定記憶機能と，該作業条件
設定記憶機能の設定記録内容及び／または制御条件設定
記憶機能の設定記録内容に基づき，上記各設定条件を満
足するとともに，上記電磁クラッチに付与すべき，上記
モータの駆動力を所定の巻取り力で上記巻取り軸に伝達
する伝達力が得られるように，上記電磁クラッチに流す
べき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷＭに形成す
るパルス信号で出力する機能を備えたワンチップマイク
ロコンピュータにより構成した演算処理装置と，該演算
処理装置の出力信号により電磁クラッチを駆動するドラ
イバを備えたことを特徴とする。上記の巻取りロールの
巻径を検出する手段は，当該巻取り軸の回転角度当たり
に巻き取られる当該巻取り物の量から算定するようにす
るのが効果的である。

【０００８】さらに，上記演算処理装置の出力信号によ
り電磁ブレーキまたは電磁クラッチを駆動するドライバ
は，その供給電源電圧を少なくとも２段階以上切り替え
られる機能を備えることが効果的である。

【０００９】

【作用】上述したように，この考案に基づく張力制御装
置における巻出し軸の制御においては，巻出し軸に巻か
れ，または，巻取り軸に巻き取るフイルム等の巻取り物
を所定の張力で巻出し，または，所定の張力で巻取るよ
うにした張力制御装置において，巻出し軸に所定のブレ
ーキ力を付与する電磁ブレーキと，巻出し軸から巻出さ
れる巻出し物が形成する巻出しロールの巻径を検出する
手段と，上記巻出しロールの巻径変化に対応して所定の
関係特性で変化させるべく該特性条件を含む，当該張力
制御装置による作業の初期条件及び／または作業条件を
設定記録する作業条件設定記憶機能と，当該張力制御装
置の制御条件を設定記録する制御条件設定記憶機能と，
該作業条件設定記憶機能の設定記録内容及び／または制
御条件設定記憶機能の設定記録内容に基づき，上記各設
定条件を満足するとともに，上記電磁ブレーキに付与す
べきブレーキ力を得られるように，該電磁ブレーキに流
すべき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷＭに形成
するパルス信号で出力する機能を備えたワンチップマイ
クロコンピュータにより構成した演算処理装置と，該演
算処理装置の出力信号により電磁ブレーキを駆動するド
ライバを備えたので，対象作業に対応して，多くのその
作業に必要とする設定条件を予め設定し記憶させること
ができる。さらに，上記の作業条件設定記憶機能には，
電磁ブレーキに付与すべきブレーキ力を，巻出しロール
の巻径変化に対応して所定の関係特性で変化させるべく
該特性条件を設定し，上記の演算処理装置には上記の設
定条件を満足すべく演算するようにしたので，巻出しロ
ールの変化に対応して所定の条件に対応した張力を精度
良く制御することができる。さらに，上記の演算処理装
置にＰＷＭ出力機能を備えたワンチップマイクロコンピ
ュータを用いるようにしたので回路が簡素化できる。ま
た，上記の巻出しロールの巻径を検出する手段は，当該
巻出し軸の回転角度当たりに巻き出される当該巻出し物
の量から算定するようにすると巻出しロールの巻径の変
化を容易確実に算出できる。さらに，上記の演算処理装
置の出力信号により電磁ブレーキを駆動するドライバ
は，その供給電源電圧を少なくとも２段階以上切り替え
られる機能を備えることによって，巻出し物，または，
巻取り物の材質等に許容される最大張力に対応して精度
の良い張力制御が可能になる。

【００１０】また，この考案に基づく張力制御装置にお
ける巻取り軸の制御においては，巻取り軸に巻き取るフ
イルム等の巻取り物を所定の張力で巻出し，または，所
定の張力で巻取るようにした張力制御装置において，巻
取り軸を駆動するモータと，該モータの駆動力を所定の
巻取り力で前記巻取り軸に伝達する電磁クラッチと，巻
取り軸に巻取られる巻取り物が形成する巻取りロールの
巻径を当該巻取り軸の回転角度当たりに巻き取られる当
該巻取り物の量から算定するようにした手段と，上記電
磁クラッチに付与すべき伝達トルクを巻取りロールの巻
径変化に対応して所定の関係特性で変化させるべく該特
性条件を含む，当該張力制御装置による作業の初期条件
及び／または作業条件を設定記録する作業条件設定記憶
機能と，当該張力制御装置の制御条件を設定記録する制
御条件設定記憶機能と，該作業条件設定記憶機能の設定
記録内容及び／または制御条件設定記憶機能の設定記録
内容に基づき，上記各設定条件を満足するとともに，上
記電磁クラッチに付与すべき，上記モータの駆動力を所
定の巻取り力で上記巻取り軸に伝達する伝達力が得られ
るように，上記電磁クラッチに流すべき電流値を演算算
出し，該演算結果をＰＷＭに形成するパルス信号で出力
する機能を備えたワンチップマイクロコンピュータによ
り構成した演算処理装置と，該演算処理装置の出力信号
により電磁クラッチを駆動するドライバを備えたので，
対象作業に対応して，多くのその作業に必要とする設定
条件を予め設定し記憶させることができる。さらに，上
記の作業条件設定記憶機能には，上記電磁クラッチに付
与すべき伝達トルクを巻取りロールの巻径変化に対応し
て所定の関係特性で変化させるべく該特性条件を設定
し，上記の演算処理装置には上記の設定条件を満足すべ
く演算するようにしたので，巻取りロールの変化に対応
して所定の条件に対応した張力を精度良く制御すること
ができる。さらに，上記の演算処理装置にＰＷＭ出力機
能を備えたワンチップマイクロコンピュータを用いるよ
うにしたので回路が簡素化できる。また，上記の巻取り
ロールの巻径を検出する手段は，当該巻取り軸の回転角
度当たりに巻き取られる当該巻取り物の量から算定する
ようにすると巻取りロールの巻径の変化を容易確実に算
出できる。さらに，上記の演算処理装置の出力信号によ
り電磁クラッチを駆動するドライバは，その供給電源電
圧を少なくとも２段階以上切り替えられる機能を備える
ことによって，巻出し物，または，巻取り物の材質等に
許容される最大張力に対応して精度の良い張力制御が可
能になる。

【００１１】

【実施例】次に，この考案に基づく張力制御装置を巻出
し軸に適用した実施例を図１ないし図７を参照して詳細
に説明する。図１において，１は巻出し軸部で，２は巻
出し物である，例えばテトロンのフイルム（以下フイル
ムと記す），１０は制御装置である。巻出し軸部１にお
いては，電磁ブレーキ３，例えばヒステリシスブレーキ
のリング部３ａに巻出し軸４が結合され，この巻出し軸
４には巻出し物２が巻かれて巻出しロールを形成してい
る。電磁ブレーキ３，例えばヒステリシスブレーキの前
記リング部３ａに対向するロータ部３ｃはコイル３ｂを
備えたフィールドとともに静止部を形成している。巻出
し軸４には第１の回転検出器５が装着されている。第１
の回転検出器５は，例えば，巻出し軸４の周囲の所定の
角度毎に突起を設け，その周囲にこの突起に対向して近
接スイッチを設けることによって，この近接スイッチか
ら出力される信号によって巻出し軸４が所定の角度回転
したことを検知することが出来る。また，６は被動ロー
ラ，７，８はピンチローラであって，ピンチローラ８に
は第２の回転検出器９が結合されている。第２の回転検
出器９は，例えば，パルスエンコーダのように，その回
転に対応して十分に小さい回転角度毎にパルス信号を出
力する。この第２の回転検出器９はピンチローラ８に結
合し，ピンチローラ８は巻出し物２に密着して回転する
ので，ピンチローラ８の直径と，第２の回転検出器９の
特性を予め設定することによって，この第２の回転検出
器から出力されるパルス数を計数することによって，そ
の計数時間中にピンチローラ７，８部を通過した巻出し
物の通過長さを知ることが出来る。上記第１の回転検出
器５から出力される信号と，第２の回転検出器９から出
力される信号は，ともに詳細を後述する制御装置１０に
入力して所定の演算処理の結果得られた制御信号はドラ
イバ２０によって前記電磁ブレーキ３のコイル３ｂに電
流を流して巻出し軸４に所定のブレーキ力を与える。

【００１２】次に，図２によって，制御装置１０とドラ
イバ２０の構成と作用を説明する。制御装置１０は，設
定装置１１と，演算処理装置１２とから形成されてい
る。設定装置１１は，この張力制御装置の作動に必要な
各種情報を設定するための機能であって，例えば，テン
キースイッチとその他所定の入力スイッチから構成され
ている。上記第１の回転検出器５及び第２の回転検出器
９それぞれの出力回路及び設定装置１１は，演算処理装
置１２に接続される入力インタフェース１３のそれぞれ
入力ポートに接続されている。また，演算処理装置１２
において所定の演算処理がなされた結果は出力インタフ
ェース１４から前述したドライバ２０に供給される。入
力インタフェース１３には上記各回路の他 ，この張力
制御装置に必要な制御指令等を外部で作成し記録したフ
ロッピーディスク等外部記憶機能の読み取り装置等必要
な入力装置を接続する機能を備えている。出力インタフ
ェース１４からはドライバ２０のほか図示しない表示装
置等にも接続し出力される。演算処理装置１２は，入力
インタフェース１３，出力インタフェース１４の他，所
定の演算処理を実行する演算装置１５，演算装置１５が
実行するこの張力制御装置に必要な制御指令等の固定化
された情報を記憶する第１の記憶装置１６，上記設定装
置１１でその巻出し物（また，巻取り物）に必要な張力
やその他条件に対応して設定した各種情報を記憶する第
２の記憶装置１７，演算装置１５が作動中に一時記憶す
る第３の記憶装置１８と，これら各種装置を接続するバ
スライン１９等が含まれていて，例えば，ワンチップマ
イクロコンピュ−タが用いられる。上記入力インタフェ
ース１３は，演算処理装置１２の外部に接続される各種
入力装置から入力される信号を演算処理装置１２の内部
処理に適した信号に変換し，出力インタフェース１４は
演算処理装置１２が作成した各種信号を外部に接続する
各種装置に適した信号に変換する機能を備えている。ま
た，上記３種の記憶装置は説明の便宜上区別したが，そ
れぞれ個別の記憶装置ではなくても，一個の記憶装置の
内部の番地を指定すればよい。この演算処理装置がワン
チップマイクロコンピュータで内部にＲＯＭを有する場
合は，この張力制御装置に必要な制御指令等の固定化さ
れた情報はこのＲＯＭにそのワンチップマイクロコンピ
ュータに適合した手段によって書き込むようにすれば良
い。また，適切なＲＯＭに予め書き込んで組み込むよう
にしても良い。この演算処理装置１２は機能別の要素素
子を組み合わせて構成するようにしてもよいが，上述し
たようにワンチップマイクロコンピュータを用いること
によって，生産性及び品質を高めることができる。上記
ドライバ２０に供給される電源電圧は，Ｄ-1，Ｄ-2の２
種類が供給されるように接続されており，制御装置１０
からの指令信号によって操作される電源切り替え回路２
０-aによって，上記Ｄ-1，Ｄ-2いずれかの電圧に選択切
り替えられる。

【００１３】次に，上述の構成と要素装置の特性に基づ
く張力制御装置の動作作用を説明する。この張力制御装
置の構成によって定まる演算処理用の制御条件データ及
び演算プログラム等各種設定信号を設定装置１１から入
力して第１の記憶装置１６に記憶させる。または別に作
成したＲＯＭを第１の記憶装置１６に組み込む。あるい
は，この演算処理装置が内部のＲＯＭを備えたワンチッ
プマイクロコンピュータ等の場合は直接書き込む。ま
た，作業内容とこの巻出しフイルム２の材質に対応する
適切な張力特性その他，その作業条件に必要なデータ等
を設定装置１１から入力して第２の記憶装置１７に記憶
させる。上述の作業の後，巻出し作業を始めると，演算
処理装置１２の出力インタフェース１４から出力される
指令信号に基づき，電源切り替え回路２０-aによって設
定される電源電圧によって定まるドライバ２０から出力
される駆動電流によって，指令に従ったブレーキ力，滑
り回転速度で電磁ブレーキ３の回転側，例えば，ヒステ
リシスブレーキのリング部が回転し，これに結合する巻
出し軸４が前記ブレーキ力によって定まる張力をフイル
ム２に与えながら回転する。この電磁ブレーキ３がヒス
テリシスブレーキであると，ヒステリシスブレーキの出
力するブレーキ力は，その機能から概略図３に示すよう
に定格のほぼ２０％以上は比例特性を有している。即
ち，図３において横軸には入力電流値Ｉ，縦軸にはその
電流値における出力ブレーキ力Ｂを示している。即ち，
ブレーキ力とコイルに流す電流が比例するので，上記演
算結果得られた必要ブレーキ力Ｂにこの電磁ブレーキ３
の特性等で定まる適切な係数を掛けてこの電磁ブレーキ
に流すべき電流指令値をいわゆるＰＷＭのパルス列で出
力する。従って，この電磁ブレーキ３はフイルム２を常
に所定の張力で巻出す。この巻出し軸４の回転速度に従
い第１の回転検出器５が回転速度信号を演算処理装置１
２の入力インタフェース１３に伝送する。図に示さない
巻取りモータによってフイルム２が上記ブレーキ力を受
けながら巻出されると，フイルム２はピンチローラ７，
８に密着しているので，フイルム２の移動によってピン
チローラ７，８が回転する。ピンチローラ８が回転する
と，このピンチローラ８の回転軸に結合した第２の回転
検出器９からピンチローラ８の所定の回転角度毎にパル
スが出力されて演算処理装置１２の入力インタフェース
１３に入力する。演算処理装置１２においては前記第１
の記憶装置１６に記憶した演算プログラムに従い，上記
第１の回転検出器５と第２の回転検出器９との入力信号
によって，巻出し軸４への現在のフイルム巻出し径を図
４によって後述するように演算算出する。

【００１４】図４は第１の回転検出器５と第２の回転検
出器９それぞれからの出力パルスの関係を示している。
即ち，横軸には時間，縦には上段に第１の回転検出器５
からのパルス出力，下段に第２の回転検出器９からのパ
ルス出力を記している。第１の回転検出器５が，例え
ば，巻出し軸４の１回転，即ち３６０度毎に１パルス出
力し，第２の回転検出器９からは第１の回転検出器５か
ら２パルス出力される間にｎ個のパルスが出力される
と，このパルス数を累算することによって巻出し軸４の
１回転中に進むフイルムの長さが把握される。即ち，巻
出し軸４の１回転における円周が把握される。従って，
演算装置１５によって，巻出し軸４に巻かれる現在のロ
ール径が算出されて第３の記憶装置１８に記憶される。
所定の張力を巻出しフイルムに与えるための，巻出しロ
ールの直径に対応して，この巻出し軸４に必要なブレー
キ力は，前述したようにＢ＝Ｆ×Ｄ／２によって表され
るので，図５に示すような特性になる。図５は横軸に巻
出しロールの現在径Ｄ，縦軸に必要ブレーキ力Ｂを示し
ている。また，上式において，Ｂは必要ブレーキ力，Ｆ
は張力，Ｄは現在の巻出し軸の直径である。上述の演算
の結果必要トルクが算出され第３の記憶装置１８に記憶
されると，前述した，予め第２の記憶装置１７に設定記
録した，電磁ブレーキ３の特性から逆算した演算プログ
ラムによって電磁ブレーキ３に対する駆動電流指令信号
を演算装置１５が算出し出力インタフェース１４を介し
てドライバ２０に出力する。ドライバ２０の電源切り替
え回路２０-aは，予め第２の記憶装置１７に記録された
条件に従い，出力インタフェース１４から出力される信
号によって所定の電源電圧を選択し切り替えられてい
る。上述した演算条件においてはこれら機械系の損失，
即ち，効率を無視して説明したが，予め，効率を演算条
件に含めることによって精度のよい制御が可能になる。

【００１５】また，巻出しフイルムの材質と条件によっ
ては前述したように張力を一定にするのではなく，巻出
しローラ径に対応して特定の関係で張力を変化させるこ
とが効果的である場合がある。そのためには，上述の計
算結果に対して，例えば，当初巻出しローラ径における
必要ブレーキ力に対する所定の比率値を加算する。所定
の代数式によって演算する。予め所定の条件を記したテ
ーブルを前記第２の記憶装置１７に書き込んでおき，直
線補間による演算を用いて，それぞれの巻出しロール径
における必要ブレーキ力を算出する等の手段によって実
行する。次に，図６，図７によってその１例を示す。図
６は横軸に巻出しロール径Ｄ，縦軸にその軸径における
必要ブレーキ力を出すに必要な電磁ブレーキに流すべき
電流値を示していて，横軸に記したａ点が開始時の巻出
しロール径，ｂ点が最終巻出しロール径，即ち，巻出し
軸４の直径を示している。図６において，カーブｓは，
巻出しロール径に対してブレーキ力を補正しない状態に
おける巻出しロール径と電磁ブレーキに流すべき電流値
との関係を示している。カーブｕは，巻出し完了時に，
上記カーブｓに対してその巻出し開始時ブレーキ力の所
定％のブレーキ力増加するようにし，また，巻出し開始
時ａと巻出し完了時ｂとの間のブレーキ力が直線的に変
化するように電磁ブレーキに流すべき電流値を補正した
特性を示している。図７は，図６によって上述したよう
に電流を電磁ブレーキに流した状態における巻出しロー
ル径Ｄと電磁ブレーキ３による張力Ｆとの関係を示して
いる。 図７において，カーブｓは，図６に示した，巻
出し径に対するブレーキ力を補正しない状態における巻
出し軸径と電磁ブレーキに流すべき電流値との関係に対
応し，カーブｕは図６に示した，巻出し完了時に開始時
ブレーキ力の所定％のブレーキ力が残るように電磁ブレ
ーキに流すべき電流値を補正した特性に対応している。
上述の電流値は，この電磁ブレーキ３の特性に対応し当
初巻出し時ブレーキ力の所定％に当たる電流値を巻出し
完了時の電流として算出した後，巻出し開始時と巻出し
完了時との間の巻出しロール径に配分し，瞬間巻出しロ
ール径において当初算出した電流値に配分値を加え込む
ことによって得ることができる。上述した演算式を適切
に設定することによって，巻出しロール径のａ点とｂ点
と間の変化特性を直線ではなく所定の曲線にすることも
可能である。

【００１６】上記駆動電流指令信号は，電磁ブレーキ３
に流すべき電流値が大なる場合は全体の高レベル区間が
長く，電磁ブレーキ３に流す電流値が小なる場合は全体
の高レベル区間が短くなるように，例えば，ＰＷＭの断
続パルス信号によって形成されている。ドライバ２０は
電源切り替え回路２０-aによって選択供給される電源電
圧を上記パルス信号の高レベルの区間電磁ブレーキに供
給し，パルス信号の低レベルの区間電磁ブレーキへの上
記電源電圧を遮断する。従って，電磁ブレーキに流され
る電流は上記パルス信号の高レベルと低レベルとの区間
の比率に従って変化され，その電流の最大値は電源切り
替え回路２０-aによって選択される電源電圧によって選
択設定される。上述のようにドライバ２０から流される
電磁ブレーキ３への電流値によりこの電磁ブレーキ３の
特性に従って，フイルム２の巻出し張力が設定制御され
る。即ち，上述した制御手段によって，巻出し軸４から
のフイルム２の巻出し量に対応して常に所定の張力でこ
のフイルム２を巻き出される。

【００１７】上述の説明は本考案についての一実施例を
説明したものであって，その他応用改変することが可能
である。例えば，前述したように，上述した回路例以外
の回路に対してもその回路と回路を構成する要素部品に
対応して活用することができる。例えば，記憶装置につ
いても前述したように任意の構成によって実行すること
ができる。また，電磁ブレーキ３への駆動電流指令信号
をＰＷＭを用いるように説明したが，その他適切なディ
ジタル信号を出し，ドライバ２０にＡＤ変換機能を設け
るようにしてもよい。また，第１の回転検出器５は巻出
し軸１回転，即ち，３６０度回転毎に１パルス出力し，
上記第１の回転検出器５が２個パルスを出す間に第２の
回転検出器９はピンチローラ８に接触してｎ個のパルス
を出すことによって，巻出し軸４が１回転することによ
って巻出されるフイルム２の長さを計測する例について
説明したが，この張力制御装置の所望性能に対応して巻
出し軸の所定回転角度または回転数毎に算出するように
しても良い。また，第１及び第２の回転検出器はパルス
を出力するものではなく，任意の構造機能の回転検出器
を用いて，その検出器の特性に対応した算出手段，例え
ば，第１及び第２の回転検出器からの出力比から計算す
る等任意の演算手段をとることができる。また，巻出し
ロール径の計算には，従来例に示したように，フイルム
の厚みと巻回数のみから算出するようにしても良い。ま
た，張力をピンチローラ部に装着したテンションセンサ
によって計測してフィードバックしクローズドループを
形成させても良い。また，電源切り替え回路２０-aに供
給される電源電圧をＤ-1，Ｄ-2の２種類としたが，この
張力制御装置を適用する巻出し装置の機能あるいは性能
に対応して任意の電源電圧の種類を選択切り替えるよう
にしてもよいし，この機能を除いてもよい。また，上述
の実施例ではブレーキにヒステリシスブレーキ等の電磁
ブレーキを用いるように説明したが，その他の制御可能
な任意のブレーキを用いても，制御装置においてそれぞ
れのブレーキの機能特性に対応した演算を行い適切な制
御出力を出すことによって対応が可能である。上述の説
明では，本考案に基づく張力制御装置を巻出し軸側にお
けるブレーキに適用した例について説明したが，図１に
おいて示した，巻出し軸部１を巻取り軸部，フイルム２
で示した巻出し物を巻取り物，電磁ブレーキ３を電磁ク
ラッチに置き換え，電磁ブレーキ３の３-cに相当する電
磁クラッチの入力軸に所定のモータを結合して，巻取り
制御に対応した演算機能を設けることにより，巻取り側
の制御に適用することができる。

【００１８】

【考案の効果】上述したように，この考案に基づく張力
制御装置における巻出し軸の制御においては，巻出し軸
に巻かれ，または，巻取り軸に巻き取るフイルム等の巻
取り物を所定の張力で巻出し，または，所定の張力で巻
取るようにした張力制御装置において，巻出し軸に所定
のブレーキ力を付与する電磁ブレーキと，巻出し軸から
巻出される巻出し物が形成する巻出しロールの巻径を検
出する手段と，上記巻出しロールの巻径変化に対応して
所定の関係特性で変化させるべく該特性条件を含む，当
該張力制御装置による作業の初期条件及び／または作業
条件を設定記録する作業条件設定記憶機能と，当該張力
制御装置の制御条件を設定記録する制御条件設定記憶機
能と，該作業条件設定記憶機能の設定記録内容及び／ま
たは制御条件設定記憶機能の設定記録内容に基づき，上
記各設定条件を満足するとともに，上記電磁ブレーキに
付与すべきブレーキ力を得られるように，該電磁ブレー
キに流すべき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷＭ
に形成するパルス信号で出力する機能を備えたワンチッ
プマイクロコンピュータにより構成した演算処理装置
と，該演算処理装置の出力信号により電磁ブレーキを駆
動するドライバを備えたので，対象作業に対応して，多
くのその作業に必要とする設定条件を予め設定し記憶さ
せることができる。さらに，上記の作業条件設定記憶機
能には，電磁ブレーキに付与すべきブレーキ力を，巻出
しロールの巻径変化に対応して所定の関係特性で変化さ
せるべく該特性条件を設定し，上記の演算処理装置には
上記の設定条件を満足すべく演算するようにしたので，
巻出しロールの変化に対応して所定の条件に対応した張
力を精度良く制御することができる。さらに，上記の演
算処理装置にＰＷＭ出力機能を備えたワンチップマイク
ロコンピュータを用いるようにしたので回路が簡素化で
きる。また，上記の巻出しロールの巻径を検出する手段
は，当該巻出し軸の回転角度当たりに巻き出される当該
巻出し物の量から算定するようにすると巻出しロールの
巻径の変化を容易確実に算出できる。さらに，上記の演
算処理装置の出力信号により電磁ブレーキを駆動するド
ライバは，その供給電源電圧を少なくとも２段階以上切
り替えられる機能を備えることによって，巻出し物，ま
たは，巻取り物の材質等に許容される最大張力に対応し
て精度の良い張力制御が可能になる。

【００１９】また，この考案に基づく張力制御装置にお
ける巻取り軸の制御においては，巻出し軸に巻かれ，ま
たは，巻取り軸に巻き取るフイルム等の巻取り物を所定
の張力で巻出し，または，所定の張力で巻取るようにし
た張力制御装置において，巻取り軸を駆動するモータ
と，該モータの駆動力を所定の巻取り力で前記巻取り軸
に伝達する電磁クラッチと，巻取り軸に巻取られる巻取
り物が形成する巻取りロールの巻径を当該巻取り軸の回
転角度当たりに巻き取られる当該巻取り物の量から算定
するようにした手段と，上記電磁クラッチに付与すべき
伝達トルクを巻取りロールの巻径変化に対応して所定の
関係特性で変化させるべく該特性条件を含む，当該張力
制御装置による作業の初期条件及び／または作業条件を
設定記録する作業条件設定記憶機能と，当該張力制御装
置の制御条件を設定記録する制御条件設定記憶機能と，
該作業条件設定記憶機能の設定記録内容及び／または制
御条件設定記憶機能の設定記録内容に基づき，上記各設
定条件を満足するとともに，上記電磁クラッチに付与す
べき，上記モータの駆動力を所定の巻取り力で上記巻取
り軸に伝達する伝達力が得られるように，上記電磁クラ
ッチに流すべき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷ
Ｍに形成するパルス信号で出力する機能を備えたワンチ
ップマイクロコンピュータにより構成した演算処理装置
と，該演算処理装置の出力信号により電磁クラッチを駆
動するドライバを備えたので，対象作業に対応して，多
くのその作業に必要とする設定条件を予め設定し記録さ
せることができる。さらに，上記の作業条件設定記憶機
能には，上記の電磁クラッチに付与すべき伝達トルクを
巻取りロールの巻径変化に対応して所定の関係特性で変
化させるべく該特性条件を設定し，上記の演算処理装置
には上記の設定条件を満足すべく演算するようにしたの
で，巻取りロールの変化に対応して所定の条件に対応し
た張力を精度良く制御することができる。さらに，上記
の演算処理装置にＰＷＭ出力機能を備えたワンチップマ
イクロコンピュータを用いるようにしたので回路が簡素
化できる。また，上記の巻取りロールの巻径を検出する
手段は，当該巻取り軸の回転角度当たりに巻き取られる
当該巻取り物の量から算定するようにすると巻取りロー
ルの巻径の変化を容易確実に算出できる。さらに，上記
の演算処理装置の出力信号により電磁クラッチを駆動す
るドライバは，その供給電源電圧を少なくとも２段階以
上切り替えられる機能を備えることによって，巻出し
物，または，巻取り物の材質等に許容される最大張力に
対応して精度の良い張力制御が可能になる。

【００２０】従って，本考案は以下に示すような優れた
効果を有する。 回路の構成が簡略化できるので，価格を低減できるよ
うになった。 回路の構成が簡略化できるので，信頼性を向上できる
ようになった。 必要な種類の設定条件を全て，予め設定し，記録する
ことができるようになった。 ロール径の変化に対応して適切な張力を設定し制御す
ることができるようになった。 巻出し，巻取りの最終段階で，所望する張力を維持す
ることができるようになった。 所定値以上に張力をかけることができないフイルムに
対しても精度の良い張力制御が可能となった。 作業条件・演算条件が夫々設定記録できるので，本考
案に基づいて製作される張力制御装置の対象装置の構成
条件や稼働条件に対応して共通して使用でき，使用時間
経過に伴う特性変化にも容易に対応できる。 上記効果の結果，張力制御装置の共通化が実現できる
とともに，保守作業を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に基づく張力制御装置を巻出し軸の制御
に適用した一実施例を示す斜視図である。

【図２】本考案を巻出し軸の制御に適用した図１に示し
た構成における，制御装置を説明する制御回路のブロッ
ク線図である。

【図３】本考案に基づく張力制御装置を構成する要素装
置である電磁ブレーキ例のヒステリシスブレーキの特性
を示す特性図である。

【図４】本考案に基づく張力制御装置における，第１の
回転検出器と第２の回転検出器との出力関係を説明する
特性図である。

【図５】本考案に基づく張力制御装置における，巻出し
ロール径に対する電磁ブレーキの特性を示す特性図であ
る。

【図６】本考案に基づく張力制御装置における，巻出し
ロール径に対して電磁ブレーキに流すべき電流の関係を
補正した例を示す特性図である。

【図７】図６に示した，巻出しロール径に対して電磁ブ
レーキに流すべき電流を補正した例における，巻出しロ
ール径に対する電磁ブレーキによる張力変化を示す特性
図である。

【図８】従来の張力制御装置を巻出し軸の制御に適用し
た一例を示す斜視図である。

【図９】従来の張力制御装置を巻出し軸の制御に適用し
た図８に示す構成における，制御装置を説明する制御回
路のブロック線図である。

【図１０】図９に示した従来例における張力制御装置に
おいて，巻出しロール径に対して電磁ブレーキに流すべ
き電流の関係を補正した例を示す回路図である。

【図１１】図１０に示した巻出しロール径に対して電磁
ブレーキに流すべき電流の関係を補正した例を示す特性
図である。

【図１２】図１１に示した巻出しロール径に対して電磁
ブレーキに流すべき電流を補正した例における，巻出し
ロール径に対する張力の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１：巻出し軸部（巻取り軸部） ２：フイルム（巻出し物）（巻取り物） ３：電磁ブレーキ（電磁クラッチ） ４：巻出し軸（巻取り軸） ５，９：回転検出器 ７，８：ピンチローラ １０：制御装置 １１：設定装置 １２：演算処理装置 １５；演算装置 １６，１７，１８：記憶装置 ２０：ドライバ ２０-a：電源切り替え回路

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻出し軸に巻かれ，または，巻取り軸に
   巻き取るフイルム等の巻取り物を所定の張力で巻出し，
   または，所定の張力で巻取るようにした張力制御装置に
   おいて， 巻出し軸に所定のブレーキ力を付与する電磁ブレーキ
   と， 巻出し軸から巻出される巻出し物が形成する巻出しロー
   ルの巻径を検出する手段と，上記巻出しロールの巻径変化に対応して所定の関係特性
   で変化させるべく該特性条件を含む， 当該張力制御装置
   による作業の初期条件及び／または作業条件を設定記録
   する作業条件設定記憶機能と， 当該張力制御装置の制御条件を設定記録する制御条件設
   定記憶機能と， 該作業条件設定記憶機能の設定記録内容及び／または制
   御条件設定記憶機能の設定記録内容に基づき，上記各設
   定条件を満足するとともに，上記電磁ブレーキに付与す
   べきブレーキ力を得られるように，該電磁ブレーキに流
   すべき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷＭに形成
   するパルス信号で出力する機能を備えたワンチップマイ
   クロコンピュータにより構成した演算処理装置と， 該演算処理装置の出力信号により電磁ブレーキを駆動す
   るドライバとを備えるようにしたことを特徴とする張力
   制御装置。
2. 【請求項２】 上記巻出しロールの巻径を検出する手段
   は，当該巻出し軸の回転角度当たりに巻き出される当該
   巻出し物の量から算定するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の張力制御装置。
3. 【請求項３】 巻出し軸に巻かれ，または，巻取り軸に
   巻き取るフイルム等の巻取り物を所定の張力で巻出し，
   または，所定の張力で巻取るようにした張力制御装置に
   おいて， 巻取り軸を駆動するモータと， 該モータの駆動力を所定の巻取り力で前記巻取り軸に伝
   達する電磁クラッチと 巻取り軸に巻取られる巻取り物が
   形成する巻取りロールの巻径を検出する手段と， 上記電磁クラッチに付与すべき伝達トルクを巻取りロー
   ルの巻径変化に対応し て所定の関係特性で変化させるべ
   く該特性条件を含む，当該張力制御装置による作業の初
   期条件及び／または作業条件を設定記録する作業条件設
   定記憶機能と， 当該張力制御装置の制御条件を設定記録する制御条件設
   定記憶機能と， 該作業条件設定記憶機能の設定記録内容及び／または制
   御条件設定記憶機能の設定記録内容に基づき，上記各設
   定条件を満足するとともに，上記電磁クラッチに付与す
   べき，上記モータの駆動力を所定の巻取り力で上記巻取
   り軸に伝達する伝達力が得られるように，上記電磁クラ
   ッチに流すべき電流値を演算算出し，該演算結果をＰＷ
   Ｍに形成するパルス信号で出力する機能を備えたワンチ
   ップマイクロコンピュータにより構成した演算処理装置
   と，該演算処理装置の出力信号により電磁クラッチを駆
   動するドライバとを備えたことを特徴とする 張力制御装
   置。
4. 【請求項４】 上記巻取りロールの巻径を検出する手段
   は，当該巻取り軸の回転角度当たりに巻き取られる当該
   巻取り物の量から算定するようにしたことを特徴とする
   請求項３記載の張力制御装置。
5. 【請求項５】 上記演算処理装置の出力信号により電磁
   ブレーキまたは電磁クラッチを駆動するドライバは，そ
   の供給電源電圧を少なくとも２段階以上切り替えられる
   機能を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の張力制御装置。