JP2607224Y2

JP2607224Y2 - 張力制御装置

Info

Publication number: JP2607224Y2
Application number: JP1993056448U
Authority: JP
Inventors: 一中村
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2008-10-19
Also published as: JPH0724846U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、被巻回物であるウエ
ブの巻取・巻出操作を簡略化し、高精度に張力の制御が
可能な張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フィルムや、巻線、製紙など
のウエブを所定の張力でローラに巻取る、あるいはロー
ラから巻出す装置の張力制御装置が知られている。図４
は、従来の、この種の張力制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、１はローラであり、クラ
ッチ２をブレーキとして用いて、ウエブ３を繰り出すよ
うにになっている。ここで、クラッチ２は、コイル２ａ
による電磁力でローラ１へのブレーキ力を制御できるよ
うになっている。

【０００３】一方、ウエブ３は、図示せぬ搬送装置によ
って、搬送ローラ４，５，および６を順次介し、矢印Ｙ
方向へ巻出される。搬送ローラ４，６の回転軸は、装置
に対して固定される一方、搬送ローラ５の回転軸は、図
中上下方向に揺動自在であり、例えば図示せぬスプリン
グの反発力によって図における上方向に押しつけられて
いる。したがって、搬送ローラ５の、図における上下方
向の変位を検出することによって、ウエブ３の張力を検
出することができる。この変位を検出し、この検出結果
に対応する信号を出力を検出するのが、張力検出器７で
あり、搬送ローラ５を支持するピローブロック７ａを含
む構成となっている。

【０００４】張力検出器７の出力信号には、零点設定器
８によりオフセット電圧が加えられる。なお、このオフ
セット電圧は、図示せぬ操作盤により調節できるように
なっている。そして、零点設定器８の出力は抵抗９を介
して、増幅器１０の負入力端に供給される。増幅器１０
の正入力端は、抵抗１１を介して接地されている。増幅
器１０の出力信号は、加算器１３の減算入力端に供給さ
れるとともに、可変抵抗器１２を介して、増幅器１０の
正入力端に帰還される。この構成により増幅器１０にお
いて、零点設定器８の出力が可変抵抗器１２の抵抗値で
定めるゲインだけ増幅されるようになっており、ここ
で、増幅器１０の出力信号は、後述の初期設定によって
ウエブ３の張力を示すものとなる。

【０００５】一方、加算器１３の加算入力端には、設定
値を示す張力Ｆ₀ が入力される。この張力Ｆ₀ は、例え
ば図に示すように、可変抵抗器１４により電源電圧を所
望の値に降下させたものが用いられる。このようにし
て、加算器１３では、設定値を示す張力Ｆ₀ からウエブ
３の張力が減じられて偏差信号として出力される。この
偏差信号は、ＰＩ増幅器１５により比例・積分処理の
後、増幅されて、パルス幅変調回路１６に供給される。

【０００６】ＰＷＭ回路１６は、例えば、その内部で発
振させた鋸波（あるいは三角波）とＰＩ増幅器１５の出
力信号とを比較し、ＰＩ増幅器１５の出力レベルが鋸波
のレベルよりも大なるとき、そのレベルが“Ｈ”なるパ
ルスを出力する。これにより、ＰＷＭ回路１６は、ＰＩ
増幅器１５の出力レベルおよび極性に応じたデューティ
比を有するパルス幅変調信号を出力することなる。一
方、コイル２ａの一端には、電源電圧が接続され、他端
にはトランジスタ１７のコレクタに接続される。トラン
ジスタ１７のベースには、ＰＷＭ回路１６によるパルス
幅変調信号が供給され、トランジスタ１７のエミッタは
接地される。すなわち、トランジスタ１７は、パルス幅
変調信号によってコイル２ａを駆動する。

【０００７】かかる構成によれば、加算器１３より出力
される偏差信号が零となるように、ＰＷＭ回路１６によ
るパルス幅変調信号に応じて、コイル２ａのオン・オフ
が制御される。この結果、設定値を示す張力Ｆ₀ と、零
点設定器８、増幅器１０を介した張力検出器９により検
出された張力とが一致するように、ウエブ３がローラ１
から巻出される。なお、説明のため、構成を巻出装置と
して説明したが、巻取装置とする場合には、ローラ１は
クラッチを介し、例えば、ＡＣサーボモータと接続され
る。この場合に、ＡＣサーボモータの回転トルクは、コ
イル２ａの電磁力で制御することができる。

【０００８】ところで、この構成における張力検出器９
では、たとえウエブ３に張力が発生していなくても、そ
の自重、搬送ローラ５およびピローブロック７ａの重さ
によって、図において下方に変位して、検出信号を出力
する。そして、現地据付調整あるいは点検作業におい
て、操作者は、ウエブ３の巻出し操作をする前に次のよ
うな初期設定を行なう。すなわち、まず操作者は、ウエ
ブ３を繰り出す前に（すなわち、ウエブ３の無張力時
に）、張力検出信号を零とするように、零点設定器８の
オフセット電圧を調節する。次に、操作者は、搬送ロー
ラ５に対し基準となる負荷を与え、増幅器１０の出力レ
ベルが、該負荷に対応するレベルとなるように、可変抵
抗器１２を調節して、増幅器１０におけるゲインを調節
する。これによって、加算器１３の減算入力端に供給さ
れる信号は、フィードバック信号として適切にウエブ３
の張力に対応することになる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、経年変化等の要因で検出出力が変
化する毎に上述した初期設定動作を行なう必要が生じる
ので、操作が煩雑となる、という問題があった。しか
も、このような初期設定を厳密に行なおうとすると、高
精度の計測器が必要となる。また、仮に、このような初
期設定を厳密に行なうことができても、動作中の環境変
化、あるいは素子自体の発熱によって、零点設定器８で
のオフセット電圧、あるいは増幅器１０でのゲインが、
初期設定時から徐々に変化する結果、ウエブ３は、張力
に誤差が生じたまま繰り出されてしまう、という問題が
あった。

【００１０】この考案は、上述した問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、初期設定を簡略化
するとともに、高精度にウエブを巻取・巻出を行なうこ
とができる張力制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、この考案は、被巻回物をローラに巻取り、ある
いはローラから巻出しするときの張力測定装置であっ
て、各部の制御とデータ処理を行うＣＰＵと、各データ
を記憶するメモリと、巻取りまたは巻出しの張力を検出
する張力検出器と、検出された前記張力の測定値を所定
間隔毎にサンプリングしてディジタル変換するＡ／Ｄ変
換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力信号と巻取りまたは巻出
し動作開始前の前記Ａ／Ｄ変換器の出力であるオフセッ
ト値とを加算する加算手段と、該加算手段の出力信号と
予め設定された換算係数である乗算係数とを乗算する乗
算手段と、予め設定された張力データから前記乗算手段
の演算結果を減算する減算手段とを具備し、この減算手
段による演算結果が零となるように前記被巻回物の張力
を制御することを特徴としている。

【００１２】

【作用】前述した構成によれば、オフセット値を示すデ
ータと乗算係数を示すデータとが、例えば、記憶装置に
記憶され、初期設定時にこれらデータが読み出されて、
張力検出手段により出力されたディジタル信号と演算が
施される。したがって、初期設定の操作が簡略化される
とともに、演算がディジタル的に行なわれるので、温度
誤差や経年変化が発生することなく、高精度に制御を行
なうことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の一実施例につ
いて説明する。

【００１４】図１は、この実施例の構成を示すブロック
図であり、図４と同一の部分には、同一の符号を付与
し、その説明を省略する。この実施例では、張力検出器
７の検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２２により所定間隔毎に
サンプリングされて、ディジタル信号に変換される。こ
の図において、３０はＣＰＵであり、各部を制御した
り、供給されたデータに対し後述する演算や、メモリ２
３へのアドレッシング等を行なう。メモリ２３には、後
述するオフセット値や乗算係数が記憶される。２４は、
例えば３桁の７セグメントＬＥＤからなる表示器であ
り、ＣＰＵ２３から供給されたデータを数値にて表示す
る。そして、図示せぬ操作盤により設定されたデータ等
が、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ３０に供給される
ようになっている。この実施例において、操作盤により
設定されるデータには、例えばウエブ３に与えるべき所
望の設定張力データがある。

【００１５】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、ウエブ３の巻出操作に先だって、操作者は初期設定
指示を行なう。すると、該指示によってＣＰＵ３０が、
このときの、Ａ／Ｄ変換器２２のディジタル信号値をオ
フセット値ＯＦＦとしてメモリ２３に記憶する。ウエブ
３の巻出時には、張力検出器７の検出信号をＡ／Ｄ変換
器２２により所定間隔毎にサンプリングしたディジタル
信号が、ＣＰＵ３０に供給される。そして、ＣＰＵ３０
は、メモリ２３から前述のオフセット値ＯＦＦと乗算係
数ＳＰとを読み出して、図２に示す演算をサンプリング
間隔毎に行なう。

【００１６】すなわち、ＣＰＵ２３は、Ａ／Ｄ変換器２
２によりディジタル信号に変換されたウエブ３の張力
に、オフセット値ＯＦＦを加算し、次に乗算係数ＳＰを
乗算する。この乗算結果Ｍは、必要があれば表示器２４
により表示される。ここで、張力検出器７の出力信号
と、乗算結果Ｍとの関係を図３に示す。この図における
直線の傾き、すなわち、ｙ₁／（ｘ₁−ＯＦＦ）が、乗
算係数ＳＰに相当する。また、乗算係数ＳＰを変化させ
る構成としても良い。この場合でも、張力検出器７の出
力信号と、乗算結果Ｍとの関係は、図４の波線で示すよ
うに、ウエブ３による張力と、乗算結果Ｍとは比例関係
となる。、

【００１７】そして、ＣＰＵ３０は、前述の設定張力デ
ータから乗算結果Ｍを減算し、偏差信号としてＰＩ増幅
器１５に供給する。この実施例では、ＰＩ増幅器では、
比例・積分をディジタル信号で処理するようになってい
る。

【００１８】この実施例でも、前述した従来構成と同様
に、偏差信号が零となるように、ＰＷＭ回路１６による
パルス幅変調信号に応じて、コイル２ａのオン・オフが
制御される。この結果、所望の設定張力データと、ＣＰ
Ｕ３０による乗算結果とが一致するように、ウエブ３が
ローラ１から巻出される。そして、初期設定時にオフセ
ット値を記憶し、ウエブ３の巻出時にこのオフセット値
と乗算係数とを読み出し、これらと演算することによっ
て張力検出器７の検出結果をフィードバック信号として
適切に処理しているので、初期設定の動作を簡略化で
き、また、ディジタルで演算を処理するので、高精度に
制御を行なうことができる。さらに、温度変化による誤
差も発生しない。

【００１９】

【考案の効果】以上説明したこの考案によれば、オフセ
ット値を示すデータと乗算係数を示すデータとが、例え
ば、記憶装置に記憶され、初期設定時にこれらデータが
読み出されて、張力検出手段により出力されたディジタ
ル信号と演算が施される。したがって、初期設定の操作
が簡略化されるとともに、演算がディジタル的に行なわ
れるので、温度誤差や経年変化が発生することなく、高
精度に制御を行なうことが可能、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１におけるＣＰＵ３０での演算を示すブロッ
ク図である。

【図３】同実施例の動作を説明するための、張力検出器
７の出力信号と乗算結果Ｍとの対応関係を示す図であ
る。

【図４】従来の張力制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１……ローラ３……ウエブ（被巻回物）５……搬送ローラ、７……張力検出器、２２……Ａ／Ｄ
変換器（張力検出手段）３０……ＣＰＵ（演算手段）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】被巻回物をローラに巻取り、あるいはロ
ーラから巻出しするときの張力測定装置であって、各部の制御とデータ処理を行うＣＰＵと、各データを記憶するメモリと、巻取りまたは巻出しの張力を検出する張力検出器と、検出された前記張力の測定値を所定間隔毎にサンプリン
グしてディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力信号と巻取りまたは巻出し動作開
始前の前記Ａ／Ｄ変換器の出力であるオフセット値とを
加算する加算手段と、該加算手段の出力信号と予め設定された換算係数である
乗算係数とを乗算する乗算手段と、予め設定された張力データから前記乗算手段の演算結果
を減算する減算手段とを具備し、この減算手段による演算結果が零となるように前記被巻
回物の張力を制御することを特徴とする張力制御装置。