JP3297219B2 - クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば紙・フィルム
等の長尺材の張り具合を制御する張力制御装置に使用さ
れる、クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、クラッチ・ブレーキ用パワーア
ンプ装置は入力信号電圧に応じてパウダクラッチ・ブレ
ーキやヒステレシスクラッチ・ブレーキなどのクラッチ
・ブレーキの励磁電流を制御するものであり、出力電圧
フィードバックによる電圧制御方式と出力電流フィード
バックによる電流制御方式などがある。また用途として
主に長尺材の巻取り，巻出し用張力制御装置、あるいは
一般機械におけるトルクリミッタなどに用いられる。

【０００３】図６は、従来のパワーアンプの制御回路を
示す図であり、同図において、符号Ｒ，Ｓの端子はＡＣ
入力端子、符号Ｖ１，Ｖ２の端子とＵ１，Ｕ２の端子は
ＡＣ入力電圧を１００Ｖまたは２００Ｖに切り換える切
り換え用端子、１はバリスタである。

【０００４】ＡＣ入力は、トランス２で変圧されダイオ
ードスタック３で全波整流され、クラッチ・ブレーキ１
５用の電源として、また制御用電源４へ供給する電源と
して使用される。クラッチ・ブレーキ１５用の電源はス
イッチング素子６にてスイッチングされ、ＰＰ，ＰＮ端
子からクラッチ・ブレーキ１５に供給される。また、制
御用電源４は、制御ＩＣ５とその周辺回路に供給され
る。制御ＩＣ５は、定電圧制御と定電流制御を行うため
のＩＣであり、定電圧制御と定電流制御の切り換えはＶ
ＯＬＴ／ＣＵＲＲスイッチ７にて行う。定電圧制御の時
は、ＶＭＡＸボリューム８にてＰＰ，ＰＮ端子間に２４
Ｖ出力するように調整を行い、定電流制御の時にはＣＭ
ＡＸボリューム９にて電流計１６に流れる電流がクラッ
チ・ブレーキ１５の定格電流になるように調整する。１
０は電流検出抵抗、１８は電流検出用バッファ、１１は
外部ボリューム１７用の電源用バッファで、ＳＥＴ端子
から上記外部ボリューム１７へ電圧を供給する。ＳＰ端
子からのＳＰ入力は、クラッチ・ブレーキへの定電圧出
力または定電流出力を設定するための入力指令信号（ア
ナログ電圧入力）である。１２は入力指令信号（ＳＰ入
力）の増幅器、ＳＰ入力はＳＰ入力ボリューム１３でゲ
インの設定を行う。外部ボリューム１７を接続しない場
合は、入力指令信号（ＳＰ入力）としてＳＰ，ＳＮ端子
間にアナログ電圧を供給して定電圧出力または定電流出
力を設定する。また、Ｓ１，Ｓ２端子はクラッチ・ブレ
ーキ１４用の補助電源で、１９ａ，１９ｂは上記補助電
源を整流するダイオード、Ａ１，Ａ２端子は電流計１６
接続用端子である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例のクラッチ・ブ
レーキ用パワーアンプ装置は以上のように構成されてお
り、定電圧制御および定電流制御においてＶＭＡＸボリ
ューム８とＣＭＡＸボリューム９の調整が必要であっ
た。また、クラッチ・ブレーキの定格電流に対応して電
流を検出できる電流検出抵抗１０の値が異なるため、た
とえば定格電流０．２〜０．６Ａまでと０．４〜３．８
Ａまで、そして３．６〜５．０Ａまでと３機種のパワー
アンプ装置が必要であった。

【０００６】また、クラッチ・ブレーキの励磁電流対伝
達トルクの関係が図２に示すように非線形な特性である
ため、とくに電流の小さな領域で制御性が悪いという欠
点と、入力指令値に対してリニアにトルク特性がでない
という欠点があった。

【０００７】また、入力指令信号は、図６に示すように
ＳＰ，ＳＮ端子間に定電圧電源にてアナログ信号を与え
るか、ＳＥＴ，ＳＰ，ＳＮ端子間に外部ボリュームを追
加する必要があった。

【０００８】また、巻径検出型張力制御を行う場合には
図３に示すように、別に簡易巻径型張力制御装置とパワ
ーアンプ装置を組み合わせて使用する必要があった。

【０００９】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、電流検出抵抗を変更する
ことなくクラッチ・ブレーキの定格電流に対応でき、機
種の統一による標準化を目的とする。また、入力指令信
号値と電流制御の場合のクラッチ・ブレーキの定格電流
値の設定だけを行えばよく、操作が簡単にすることを目
的とする。また、初期調整段階にて内部増幅器のゲイン
を完全に調整し、絶対値で電圧または電流を表示するこ
とを目的とする。また、オープンループ式の簡易巻径検
出型張力制御においても制御誤差を小さくし、電流値の
小さな領域でトルク制御を容易にすることにより、クラ
ッチ・ブレーキの定格電流内で制御性をよくして張力制
御範囲を広くすることを目的とする。また、クラッチ・
ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧の設定を外部
ボリュームにかえてキー入力にて表示設定器でモニタし
ながら入力することを目的とする。また、表示設定器を
外部に接続し、クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置
と通信機能を持つようにすることにより巻径検出型張力
制御をＣＰＵにて行うことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るク
ラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置は、クラッチ・ブ
レーキ３７を動作させる出力電流・出力電圧を設定する
入力指令信号の電圧範囲に対応してゲイン設定されて、
上記入力指令信号を増幅する複数個の増幅器２５ａ，２
５ｂ，２５ｃからなる入力設定回路４０と、クラッチ・
ブレーキ３７の励磁電流を検出する電流検出抵抗２３と
クラッチ・ブレーキ３７の定格電流値に対応してゲイン
設定された複数個の増幅器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２
４ｄとからなる電流フィードバック回路４１と、クラッ
チ・ブレーキ３７の印加電圧を検出する電圧検出抵抗２
２ａ，２２ｂとコンデンサ２０からなる電圧フィードバ
ック回路４２と、上記入力設定回路４０と上記電流フィ
ードバック回路４１と上記電圧フィードバック回路４２
の各回路の出力を選択するためのアナログスイッチ２６
と、中央演算処理装置（以下ＣＰＵという）２９からの
信号指令により、上記アナログスイッチ２６に上記各回
路の出力を選択させるデコーダ２７と、上記入力設定回
路４０と電流フィードバック回路４１と電圧フィードバ
ック回路４２の各回路の出力であるアナログ電圧をディ
ジタル値に変換するためのＡ／Ｄコンバータ２８と、上
記クラッチ・ブレーキ３７を動作させる出力電流・出力
電圧を設定するための信号である、上記入力設定回路４
０からの出力を上記Ａ／Ｄコンバータ２８にてディジタ
ル変換した入力設定信号と、上記電圧フィードバック回
路４２及び電流フィードバック回路４１からの上記Ａ／
Ｄコンバータ２８の出力信号とを読み込んで、クラッチ
・ブレーキ３７に流れる電流を制御するか、またはクラ
ッチ・ブレーキ３７に印加する電圧を制御する上記ＣＰ
Ｕ２９とで構成されたものである。

【００１１】請求項２の発明に係るクラッチ・ブレーキ
用パワーアンプ装置は、電流フィードバック回路４１が
出力する電流フィードバック値と電圧フィードバック回
路４２が出力する電圧フィードバック値をＡ／Ｄコンバ
ータ２８で変換した出力信号と入力設定回路４０からの
出力をＡ／Ｄコンバータ２８にてディジタル変換した入
力設定信号とをＣＰＵ２９に取り込んで演算することに
より、クラッチ・ブレーキ３７の励磁電流対伝達トルク
の非線形な特性を直線補間してリニアな関係に補正する
ものである。

【００１２】請求項３の発明に係るクラッチ・ブレーキ
用パワーアンプ装置は、入力指令信号を第２の設定スイ
ッチ３６にて入力設定可能なソフトウエアボリュームよ
り供給するように構成したものである。

【００１３】請求項４の発明に係るクラッチ・ブレーキ
用パワーアンプ装置は、クラッチ・ブレーキ用パワーア
ンプ装置の外部に外部表示設定器３２を接続し、通信機
能を持たせることにより巻径検出型張力制御をＣＰＵ２
９にて行うものである。

【００１４】

【作用】請求項１の発明は、クラッチ・ブレーキ３７を
動作させる出力電流・出力電圧を設定する入力指令信号
を入力設定回路４０で増幅し、またクラッチ・ブレーキ
３７の励磁電流を電流フィードバック回路４１で検出
し、またクラッチ・ブレーキ３７の印加電圧を電圧フィ
ードバック回路４２で検出し、上記入力設定回路４０と
上記電流フィードバック回路４１と上記電圧フィードバ
ック回路４２の各回路の出力をＣＰＵ２９からの信号指
令により、デコーダ２７は上記アナログスイッチ２６に
上記各回路の出力を選択させる。上記入力設定回路４０
と電流フィードバック回路４１と電圧フィードバック回
路４２の各回路の出力であるアナログ電圧をＡ／Ｄコン
バータ２８を用いてディジタル値に変換する。上記クラ
ッチ・ブレーキ３７を動作させる出力電流・出力電圧を
設定するための信号である、上記入力設定回路４０から
の出力を上記Ａ／Ｄコンバータ２８にてディジタル変換
した入力設定信号と、上記電圧フィードバック回路４２
及び電流フィードバック回路４１からの上記Ａ／Ｄコン
バータ２８の出力信号とをＣＰＵ２９が読み込んで、ク
ラッチ・ブレーキ３７に流れる電流が制御され、または
クラッチ・ブレーキ３７に印加する電圧が制御される。

【００１５】請求項２の発明は、電流フィードバック回
路４１が出力する電流フィードバック値と電圧フィード
バック回路４２が出力する電圧フィードバック値をＡ／
Ｄコンバータ２８で変換した出力信号と入力設定回路４
０からの出力をＡ／Ｄコンバータにてディジタル変換し
た入力設定信号とをＣＰＵ２９に取り込んで演算し、ク
ラッチ・ブレーキ３７の励磁電流対伝達トルクの非線形
な特性は直線補間されリニアな関係に補正される。

【００１６】請求項３の発明は、入力指令信号が設定ス
イッチにて入力設定可能なソフトウエアボリュームより
供給される。

【００１７】請求項４の発明は、クラッチ・ブレーキ用
パワーアンプ装置の外部に外部表示設定器３２が接続さ
れ、通信機能を持たされることにより巻径検出型張力制
御がＣＰＵ２９にて行われる。

【００１８】

【実施例】

実施例１．本発明の実施例１を図１について説明する。
図１は、本発明の実施例１の構成を示すブロック図であ
る。この図１において、２１はＡＣ入力がワイドレンジ
入力で、クラッチ・ブレーキ３７励磁用Ｖ１電源出力と
２９のＣＰＵ及びその周辺回路用Ｖ２電源出力と、ある
いはそれ以外の電源出力で構成される、マルチ出力型の
スイッチングレギュレータである。２３はクラッチ・ブ
レーキ３７の励磁電流を検出する電流検出抵抗、２４ａ
〜２４ｄは上記電流検出抵抗２３両端の電圧を増幅する
増幅器であり、それぞれ負荷となる上記クラッチ・ブレ
ーキ３７の定格電流に対応してゲイン設定されており、
これ等によって電流フィードバック回路４１が構成され
る。またクラッチ・ブレーキ３７の印加電圧を検出する
ための電圧検出抵抗２２ａ，２２ｂとＰＷＭ回路３０が
発するクラッチ・ブレーキを駆動するパルス信号を平滑
にするコンデンサ２０から電圧フィードバック回路４２
が構成される。２５ａ〜２５ｃはクラッチ・ブレーキ３
７の出力電流・出力電圧を設定する入力指令信号を増幅
する増幅器であり、それぞれ入力指令信号の電圧範囲に
対応してゲイン設定されており、これ等によって入力設
定回路４０を構成する。２６は上記電流フィードバック
回路４１と電圧フィードバック回路４２と入力設定回路
４０の出力を選択するためのアナログスイッチ、２７は
上記ＣＰＵ２９からの信号指令により、アナログスイッ
チ２６の接続する上記各回路の出力を選択するデコー
ダ、２８は上記電流フィードバック回路４１と電圧フィ
ードバック回路４２と入力設定回路４０の出力であるア
ナログ電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバー
タ、３３はパワーアンプ機能として電圧制御の設定や電
流制御の定格電流値の設定を行う、また張力制御機能と
して運転定数やシステム定数の設定、巻出し制御モード
・巻取り制御モードの設定を行う第１の設定スイッチ
（例えばディップスイッチ）、３６は上記入力指令信号
の入力信号レベルの設定操作を行う、または慣性補償用
のストップゲイン・ストップバイアスの設定とそのタイ
マであるストップタイマ（ＣＰＵ２９に内蔵、図示せ
ず）の設定を行う、またはクラッチ・ブレーキ３８を用
いる場合の補助電源出力時間制限タイマ（ＣＰＵ２９に
内蔵、図示せず）の設定を行う第２の設定スイッチ（例
えば押しボタンスイッチ）、３５は電圧制御時の電圧値
の表示、電流制御時の電流値の表示、上記第２の設定ス
イッチ３６にて設定操作を行うときの表示を行うための
表示設定器、３１は上記第２の設定スイッチ３６にて設
定されたディジタル値の入力設定信号の設定値を記憶す
るための第２の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）、２９
は上記入力指令信号を上記Ａ／Ｄコンバータ２８で変換
したディジタル信号と上記入力設定信号とを取り込んで
演算することによりクラッチ・ブレーキ負荷の電流制御
・電圧制御を行うか、または上記慣性補償を行うＣＰＵ
であり、アナログスイッチ２６の出力信号がＣＰＵ２９
へ入力される際にはこのＣＰＵ２９は例えばフォトカプ
ラ等で絶縁される（図示せず）。３４はＣＰＵ２９が動
作するためのプログラムを格納した第１の記憶装置（例
えばＥＰＲＯＭ）とで構成されるものである。またＬ，
Ｎ，ＧＲＤ，ＰＰ，ＰＮ，ＰＬ，ＳＥＴ，ＳＰ，ＳＮ，
Ｓ１，Ｓ２は接続端子である。

【００１９】次に動作について説明する。本実施例はク
ラッチ・ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧を設
定するためにＳＰ入力端子へ、図１に示すように外付け
ボリューム５０等の手段を用いて入力指令信号であるア
ナログ電圧を加える。この入力指令信号の電圧を増幅器
２５ａ〜２５ｃのどれかで増幅する。当該複数個の増幅
器２５ａ〜２５ｃは入力指令信号の電圧範囲に対応して
ゲインがそれぞれ異なり、例えば０．２９倍，０．４５
倍，１．１５倍に設定される。この入力指令信号の電圧
範囲は第１の設定スイッチ３３及び第２の設定スイッチ
３６にて設定することにより、増幅器２５ａ〜２５ｃの
なかからゲインが設定され、ＣＰＵ２９はデコーダ２７
を経由しアナログスイッチ２６にて上記設定されたゲイ
ンの増幅器２５ａ〜２５ｃのどれか１つへ切り換える。
上記アナログスイッチ２６によりＡ／Ｄコンバータ２８
と接続された増幅器２５ａ〜２５ｃのどれか１つで増幅
された入力指令信号すなわち入力設定回路４０の出力
は、上記Ａ／Ｄコンバータ２８へ入力され、ディジタル
値に変換されて入力設定信号としてＣＰＵ２９へ読み込
まれ、上記出力電流・出力電圧が設定される。

【００２０】本実施例のクラッチ・ブレーキ用パワーア
ンプ装置は電流制御と電圧制御の機能を有しているが、
その設定切り換えは第１の設定スイッチ３３にて行う。

【００２１】電流制御の場合は、クラッチ・ブレーキに
流れる励磁電流とクラッチ・ブレーキの伝達トルクをリ
ニアな特性に近付けるのが電圧制御に比べ容易である。
本実施例ではクラッチ・ブレーキ３７の励磁電流を電流
検出抵抗２３にて検出し、電流検出抵抗２３両端の電圧
を増幅器２４ａ〜２４ｄのどれか１つで増幅する。当該
複数個の増幅器２４ａ〜２４ｄは、クラッチ・ブレーキ
３７の定格電流に対応してゲインがそれぞれ異なり、例
えば、４．５倍，５．７倍，１２倍，２８倍に設定され
る。このクラッチ・ブレーキ３７の定格電流を第１の設
定スイッチ３３にて設定することにより増幅器２４ａ〜
２４ｄのなかからゲインが設定され、ＣＰＵ２９はデコ
ーダ２７を経由しアナログスイッチ２６にて上記設定さ
れたゲインの増幅器２４ａ〜２４ｄのどれか１つへ切り
換える。上記増幅器２４ａ〜２４ｄのどれか１つの出力
であるアナログ電圧の電流フィードバック値はＡ／Ｄコ
ンバータ２８によってディジタル値に変換され、上記入
力指令信号の様にクラッチ・ブレーキ３７を動作させる
出力電流・出力電圧を上記第１及び第２の設定スイッチ
等によりディジタル値にて設定する入力設定信号ととも
にＣＰＵ２９へ読み込まれ、上記入力指令信号または入
力設定信号により設定された入力指令電圧（入力信号電
圧）と上記電流フィードバック値とをＣＰＵ２９で比較
し、上記入力指令電圧に対して上記電流フィードバック
値が等しくなるように上記クラッチ・ブレーキ３７に流
れる電流を制御する。例えば０〜５Ｖの入力指令電圧に
対して０〜Ｉｍａｘが得られるように電流制御を行って
いる。なお、Ｉｍａｘは０．２〜４Ａに調整できる。ま
た電流制御はＣＰＵ２９の指令を受けたＰＷＭ回路３０
がパルス出力の周期幅を変えるＰＷＭ制御で行っている
のでクラッチ・ブレーキに印加される電圧は矩形波であ
るが、電流は三角波となり、平滑コンデンサを必要とし
ない。

【００２２】電圧制御の場合は、クラッチ・ブレーキを
並列に２〜３個同時に運転するときに用いられる。クラ
ッチ・ブレーキ３７の印加電圧を電圧検出抵抗２２ａ，
２２ｂ及びコンデンサ２０にて検出し、この検出された
アナログ電圧の電圧フィードバック値をＡ／Ｄコンバー
タ２８によってディジタル値に変換し、上記入力指令電
圧と上記電圧フィードバック値を読み込んだＣＰＵ２９
が比較し、入力指令電圧に対して電圧フィードバック値
が等しくなるように上記クラッチ・ブレーキ３７に印加
する電圧を制御する。例えば０〜５Ｖの入力指令電圧に
対して０〜２４Ｖの電圧制御を行っている。また電圧制
御はＣＰＵ２９の指令を受けたＰＷＭ回路３０がパルス
出力の周期幅を変えるＰＷＭ制御で行っているのでクラ
ッチ・ブレーキに印加される電圧は矩形波となるため、
上記印加電圧を検出するには電圧検出抵抗２２ａ，２２
ｂとコンデンサ２０（例えば電解コンデンサ）で上記印
加電圧を平滑している。図４，図５は上記入力指令電圧
に対する出力電流・出力電圧の出力特性を示している。

【００２３】ＣＰＵ２９は、これら入力設定回路４０と
電流フィードバック回路４１と電圧フィードバック回路
４２の各回路の出力であるアナログ電圧をＡ／Ｄコンバ
ータ２８にてディジタル値に変換して読み込む。このと
き、電圧制御の場合は上記のように入力指令電圧と電圧
フィードバック値をＣＰＵ２９は時分割にて読み込み、
電流制御の場合には上記のように入力指令電圧と電流フ
ィードバック値を同じようにＣＰＵ２９は時分割にて読
み込む。

【００２４】またＣＰＵ２９は、電圧フィードバックま
たは電流フィードバックなどの諸設定値から、諸検出値
の電圧値または電流値を表示設定器３５にて表示する。

【００２５】また、上記入力指令信号電圧のフルスケー
ルゲインの調整値とクラッチ・ブレーキ印加電圧のフィ
ードバック電圧のフルスケールゲインの調整値と、同じ
くフィードバック電流のフルスケールゲインの調整値
は、Ａ／Ｄコンバータ２８からＣＰＵ２９へ読み込み、
第２の記憶装置３１へ格納する。

【００２６】実施例２．本発明の実施例２を図１，図
７，図８及び図１３について説明する。図１において、
クラッチ・ブレーキの励磁電流対伝達トルクの関係が、
図７のＡ曲線のような特性であるのを、数ポイント直線
補完することにより、すなわちＢ曲線のような補正をか
けることにより、Ｃの直線特性が得られる。この非線形
特性は図８に示すようにクラッチ・ブレーキの種類によ
っていくつかのパターンがあるため、機種ごとに第２の
設定スイッチ３６にて設定する必要がある。この補正演
算は、ＣＰＵ２９が上記入力設定回路４０が出力する入
力指令信号をＡ／Ｄコンバータ２８で変換した電圧値を
読み込んだあと、非線形補正を上記第２の設定スイッチ
３６にて設定ありとする場合には入力電圧をＡ曲線から
Ｂ曲線に読みかえる。すなわちＢ曲線を得るように上記
電流フィードバック回路４１が出力する電流フィードバ
ック値と上記電圧フィードバック回路４２が出力する電
圧フィードバック値とを上記Ａ／Ｄコンバータ２８で変
換した出力信号と入力設定信号とを上記ＣＰＵ２９に取
り込んで演算し、その演算結果にもとづいてクラッチ・
ブレーキ３７を動作させる。例えば出力電流等を増減さ
せ、結果としてクラッチ・ブレーキの励磁電流対伝達ト
ルクの非線形な関係をリニア（直線）に補正するもので
ある。図１３に非線形補正の直線補完方法のフローチャ
ートを示す。

【００２７】実施例３．本発明の実施例３を図１につい
て説明する。図１は本実施例の構成を示しており、上記
実施例１と同一符号を用いている。本実施例では、図１
に示すように入力指令信号（入力指令電圧）を、ボリュ
ーム５０を外付けして外部からアナログ電圧で与える必
要はなく、入力指令電圧の代わりに第２の設定スイッチ
３６（例えば４個の押しボタンスイッチ）にて連続ステ
ップで入力可能な図示されないソフトウエアボリューム
により例えば０％から１００％までのキー入力を表示設
定器３５にてモニタしながら入力することができ、クラ
ッチ・ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧値を制
御することが可能になる。上記ソフトウエアボリューム
は、一例としてあらかじめ値の異なる出力電圧に対応す
るデータを記憶するもので、第２の設定スイッチ３６の
出力にもとづいて上記データを出力するように構成され
る。図１４にソフトウエアによる入力指令の設定方法の
フローチャートを示す。

【００２８】実施例４．本発明の実施例４を図９につい
て説明する。図９は本実施例の構成を示しており、上記
図１と同じものは同一符号を用いている。本実施例で
は、図９に示すように外部表示設定器３２をこのクラッ
チ・ブレーキ用パワーアンプ装置にケーブルで接続し通
信することにより、装置上の取付位置等の条件により制
限される第２の設定スイッチ３６では設定しきれなかっ
た運転定数やシステム定数を上記パワーアンプ装置に入
力する。これにより、ＣＰＵ２９は巻出し軸や巻取り軸
に積極的に制動トルクや巻取りトルクを与えて、材料に
所定の張力を付加するように演算し、図１０・図１１・
図１２に示すように張力を制御するための巻径検出手段
が検出した巻径値又は外部より設定された巻径値を示す
信号を用いた積算厚み方式の巻径検出型張力制御を行う
ことが可能となる。

【００２９】図１０は速度・厚み設定方式（センサレス
方式）と呼ばれるもので、初期値（初期径）としてＤ１
（巻取りの場合），Ｄ４（巻出しの場合）を設定し、材
料厚さＴ，平均速度Ｖを設定すれば、時間の経過に伴っ
て巻径Ｄは図１０に示す式（１），式（２）により算出
することができる。

【００３０】図１１はパルス・厚み設定方式（巻軸セン
サ方式）と呼ばれるもので、上記速度・厚み設定方式で
のラインスピードＶを設定するかわりに、巻軸に図１及
び図９に示される近接スイッチ３９を設け、例えば１パ
ルス／回転の信号を検出するようにしている。初期値と
してＤ１（巻取りの場合），Ｄ４（巻出しの場合）を設
定し、材料厚さＴを設定すれば、図１１に示す式
（３），式（４）により巻径Ｄが算出される。

【００３１】また巻きじまりを防ぐために一般には張力
センサを用いて張力を検出して、巻取り時の張力を制御
するが、張力は巻径とリニアな関係を持つことから、本
実施例では巻径を検出し、巻取り時の回転トルク（クラ
ッチ・ブレーキの伝達トルク）を制御するものである。
そのため巻径の大きい時には巻径の小さい時よりも小さ
な張力で運転するようなテーパテンション制御も可能
で、必要に応じて中間径２点の設定が行える。

【００３２】また、巻出し時にも上記のような張力制御
が可能である。図１２に示すように巻出し軸にパウダブ
レーキ６０を設け、その制動トルクをＴ（ｋｇｆ・ｍ）
とすると、巻出し材料の張力ＦはＦ＝２Ｔ／Ｄ（ｋｇ
ｆ）となる。したがって巻径Ｄ（ｍ）の減少に伴って制
動トルクを減少させると一定の張力が得られる。上記巻
径Ｄの演算結果や、現在の上記テーパテンション制御の
テーパ率やクラッチ・ブレーキのトルクなど運転状態
も、上記外部表示設定器３２ではモニタすることが可能
になり、スペース等の制約も少なく機能を充実させるこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、クラッチ・ブ
レーキを動作させる出力電流・出力電圧を設定する入力
指令信号の電圧範囲に対応してゲイン設定されて、上記
入力指令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設
定回路と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電
流検出抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応し
てゲイン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィ
ードバック回路と、クラッチ・ブレーキの印加電圧を検
出する電圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィード
バック回路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバ
ック回路と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力
を選択するためのアナログスイッチと、ＣＰＵからの信
号指令により、上記アナログスイッチに上記各回路の出
力を選択させるデコーダと、上記入力設定回路と電流フ
ィードバック回路と電圧フィードバック回路の各回路の
出力であるアナログ電圧をディジタル値に変換するため
のＡ／Ｄコンバータと、上記クラッチ・ブレーキを動作
させる出力電流・出力電圧を設定するための信号であ
る、上記入力設定回路からの出力を上記Ａ／Ｄコンバー
タにてディジタル変換した入力設定信号と、上記電圧フ
ィードバック回路及び電流フィードバック回路からの上
記Ａ／Ｄコンバータの出力信号とを読み込んで、クラッ
チ・ブレーキに流れる電流を制御する、またはクラッチ
・ブレーキに印加する電圧を制御するＣＰＵとで構成し
たので電流検出抵抗を変更する必要がなくなり、機種の
統一による標準化ができ、また入力指令信号値と電流制
御の場合のクラッチ・ブレーキの定格電流値の設定だけ
を行えばよく、操作が簡単になる。また、初期調整段階
にて内部増幅器のゲインを完全に調整するため、絶対値
で電圧または電流を表示することが可能になる。

【００３４】請求項２の発明によれば、入力設定回路が
出力する入力指令信号と電流フィードバック回路が出力
する電流フィードバック値と電圧フィードバック回路が
出力する電圧フィードバック値をＡ／Ｄコンバータで変
換した出力信号と入力設定信号とをＣＰＵに取り込んで
演算することにより、クラッチ・ブレーキの励磁電流対
伝達トルクの非線形な特性を直線補間してリニアな関係
に補正するように構成したのでオープンループ式の簡易
巻径検出型張力制御においても制御誤差を小さくするこ
とが可能となって電流値の小さな領域でトルク制御が容
易になり、クラッチ・ブレーキの定格電流内で制御性が
よくなり張力制御範囲が広くなる。

【００３５】請求項３の発明によれば、クラッチ・ブレ
ーキを動作させる出力電流・出力電圧を設定する入力指
令信号の電圧範囲に対応してゲイン設定されて、上記入
力指令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設定
回路と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電流
検出抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応して
ゲイン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィー
ドバック回路と、クラッチ・ブレーキの印加電圧を検出
する電圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィードバ
ック回路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバッ
ク回路と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力を
選択するためのアナログスイッチと、ＣＰＵからの信号
指令により、上記アナログスイッチに上記各回路の出力
を選択させるデコーダと、上記入力設定回路と電流フィ
ードバック回路と電圧フィードバック回路の各回路の出
力であるアナログ電圧をディジタル値に変換するための
Ａ／Ｄコンバータと、上記クラッチ・ブレーキを動作さ
せる出力電流・出力電圧を設定するための信号である、
上記入力設定回路からの出力を上記Ａ／Ｄコンバータに
てディジタル変換した入力設定信号と、上記電圧フィー
ドバック回路及び電流フィードバック回路からの上記Ａ
／Ｄコンバータの出力信号とを読み込んで、クラッチ・
ブレーキに流れる電流を制御する、またはクラッチ・ブ
レーキに印加する電圧を制御するＣＰＵと、上記入力指
令信号を設定スイッチにて入力設定するソフトウエアボ
リュームより供給するように構成したので、クラッチ・
ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧の設定をキー
入力にて表示設定器でモニタしながら入力することがで
きる。

【００３６】請求項４の発明によれば、クラッチブレー
キを動作させる出力電流・出力電圧を設定する入力指令
信号の電圧範囲に対応してゲイン設定された上記入力指
令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設定回路
と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電流検出
抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応してゲイ
ン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィードバ
ック回路とクラッチ・ブレーキの印加電圧を検出する電
圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィードバック回
路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバック回路
と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力を選択す
るためのアナログスイッチと、ＣＰＵからの信号指令に
より、上記アナログスイッチに上記各回路の出力を選択
させるデコーダと、上記入力設定回路と電流フィードバ
ック回路と電圧フィードバック回路の各回路の出力であ
るアナログ電圧をディジタル値に変換するためのＡ／Ｄ
コンバータと、上記クラッチ・ブレーキを動作させる出
力電流・出力電圧を設定するための信号である、上記入
力設定回路からの出力を上記Ａ／Ｄコンバータにてディ
ジタル変換した入力設定信号と、上記電圧フィードバッ
ク回路及び電流フィードバック回路からの上記Ａ／Ｄコ
ンバータの出力信号と、張力を制御するための巻径検出
手段が検出した巻径値又は外部より設定された巻径値を
示す信号とを読み込んで、クラッチ・ブレーキに流れる
電流を制御する、またはクラッチ・ブレーキに印加する
電圧を制御するＣＰＵとで構成され、表示設定器を外部
に接続し、クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置と通
信機能を持たせることにより巻径検出型張力制御を上記
ＣＰＵにて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示すブロック図であ
る。

【図２】 代表的なクラッチ・ブレーキの励磁電流対伝
達トルクの関係を示す図である。

【図３】 従来のパワーアンプ装置を張力制御装置と組
み合わせて使用する場合のブロック図である。

【図４】 入力指令電圧と出力電圧の関係を示す図であ
る。

【図５】 入力指令電圧と出力電流の関係を示す図であ
る。

【図６】 従来例のパワーアンプ装置の実施例を示すブ
ロック図である。

【図７】 クラッチ・ブレーキの励磁電流対伝達トルク
の関係を補正する図である。

【図８】 一般的なクラッチ・ブレーキの励磁電流対伝
達トルクの関係を示す図である。

【図９】 この発明の実施例４を示すブロック図であ
る。

【図１０】 一般的な巻径を検出する速度・厚み設定方
式の原理を示す図である。

【図１１】 一般的な巻径を検出するパルス・厚み設定
方式の原理を示す図である。

【図１２】 一般的な巻出し時の張力制御の原理を示す
図である。

【図１３】 非線形補正の直線補完方法のフローチャー
トである。

【図１４】 ソフトウエアボリュームによる入力指令の
設定方式のフローチャートである。

【符号の説明】

１ バリスタ、２ トランス、３ ダイオードスタッ
ク、４ 制御用電源、５ 制御ＩＣ、６ スイッチング
素子、７ ＶＯＬＴ／ＣＵＲＲスイッチ、８ ＶＭＡＸ
ボリューム、９ ＣＭＡＸボリューム、１０ 電流検出
抵抗、１１ 電源用バッファ、１２ 入力指令信号の増
幅器、１３ ＳＰ入力ボリューム、１４，１５，３７，
３８ クラッチ・ブレーキ、１６ 電流計、１７ 外部
ボリューム、１８ 電流検出用バッファ、１９ａ，１９
ｂ ダイオード、２０ コンデンサ、２１ スイッチン
グレギュレータ、２２ａ，２２ｂ 電圧検出抵抗、２３
電流検出抵抗、２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｃ 増
幅器、２６ アナログスイッチ、２７ デコーダ、２８
Ａ／Ｄコンバータ、２９ ＣＰＵ、３０ ＰＷＭ回
路、３１ 第２の記憶装置、３２ 外部表示設定器、３
３ 第１の設定スイッチ、３４ 第１の記憶装置、３５
表示設定器、３６ 第２の設定スイッチ、３９ 近接
スイッチ、４０ 入力設定回路、４１ 電流フィードバ
ック回路、４２ 電圧フィードバック回路、５０ 外部
ボリューム、６０ パウダーブレーキ、Ｌ，Ｎ，ＧＲ
Ｄ，ＰＰ，ＰＮ，ＰＬ，ＳＥＴ，ＳＰ，ＳＮ，Ｓ１，Ｓ
２，Ｒ，Ｓ，Ｖ１，Ｖ２，Ｕ１，Ｕ２，Ａ１，Ａ２接続
端子。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−261400（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−26400（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−39816（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−8436（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−7555（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−135546（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−49220（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−48454（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 15/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッチ・ブレーキを動作させる出力電
   流・出力電圧を設定する入力指令信号と、上記入力指令
   信号の電圧範囲に対応してゲイン設定されて、上記入力
   指令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設定回
   路と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電流検
   出抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応してゲ
   イン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィード
   バック回路と、クラッチ・ブレーキの印加電圧を検出す
   る電圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィードバッ
   ク回路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバック
   回路と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力を選
   択するためのアナログスイッチと、中央演算処理装置か
   らの信号指令により、上記アナログスイッチに上記各回
   路の出力を選択させるデコーダと、上記入力設定回路と
   上記電流フィードバック回路と上記電圧フィードバック
   回路の各回路の出力であるアナログ電圧をディジタル値
   に変換するためのＡ／Ｄコンバータと、上記クラッチ・
   ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧を設定するた
   めの信号である、上記入力設定回路からの出力を上記Ａ
   ／Ｄコンバータにてディジタル変換した入力設定信号
   と、上記電圧フィードバック回路及び電流フィードバッ
   ク回路からの上記Ａ／Ｄコンバータの出力信号とを読み
   込んで、クラッチ・ブレーキに流れる電流を制御する、
   またはクラッチ・ブレーキに印加する電圧を制御する中
   央演算処理装置とで構成されたことを特徴とするクラッ
   チ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
2. 【請求項２】 上記電流フィードバック回路が出力する
   電流フィードバック値と上記電圧フィードバック回路が
   出力する電圧フィードバック値を上記Ａ／Ｄコンバータ
   で変換した出力信号と上記入力設定信号とを上記中央演
   算処理装置に取り込んで演算することにより、クラッチ
   ・ブレーキの励磁電流対伝達トルクの非線形な特性を直
   線補間してリニアな関係に補正することができることを
   特徴とする請求項第１項記載のクラッチ・ブレーキ用パ
   ワーアンプ装置。
3. 【請求項３】 クラッチ・ブレーキを動作させる出力電
   流・出力電圧を設定する入力指令信号と、上記入力指令
   信号の電圧範囲に対応してゲイン設定されて、上記入力
   指令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設定回
   路と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電流検
   出抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応してゲ
   イン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィード
   バック回路と、クラッチ・ブレーキの印加電圧を検出す
   る電圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィードバッ
   ク回路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバック
   回路と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力を選
   択するためのアナログスイッチと、中央演算処理装置か
   らの信号指令により、上記アナログスイッチに上記各回
   路の出力を選択させるデコーダと、上記入力設定回路と
   上記電流フィードバック回路と上記電圧フィードバック
   回路の各回路の出力であるアナログ電圧をディジタル値
   に変換するためのＡ／Ｄコンバータと、上記クラッチ・
   ブレーキを動作させる出力電流・出力電圧を設定するた
   めの信号である、上記入力設定回路からの出力を上記Ａ
   ／Ｄコンバータにてディジタル変換した入力設定信号
   と、上記電圧フィードバック回路及び電流フィードバッ
   ク回路からの上記Ａ／Ｄコンバータの出力信号とを読み
   込んで、クラッチ・ブレーキに流れる電流を制御する、
   またはクラッチ・ブレーキに印加する電圧を制御する中
   央演算処理装置と、上記入力指令信号の代わりに設定ス
   イッチにて入力設定するソフトウエアボリュームより供
   給するように構成したことを特徴とするクラッチ・ブレ
   ーキ用パワーアンプ装置。
4. 【請求項４】 クラッチ・ブレーキを動作させる出力電
   流・出力電圧を設定する入力指令信号と、上記入力指令
   信号の電圧範囲に対応してゲイン設定された上記入力指
   令信号を増幅する複数個の増幅器からなる入力設定回路
   と、クラッチ・ブレーキの励磁電流を検出する電流検出
   抵抗とクラッチ・ブレーキの定格電流値に対応してゲイ
   ン設定された複数個の増幅器とからなる電流フィードバ
   ック回路と、クラッチ・ブレーキの印加電圧を検出する
   電圧検出抵抗とコンデンサからなる電圧フィードバック
   回路と、上記入力設定回路と上記電流フィードバック回
   路と上記電圧フィードバック回路の各回路の出力を選択
   するためのアナログスイッチと、中央演算処理装置から
   の信号指令により、上記アナログスイッチに上記各回路
   の出力を選択させるデコーダと、上記入力設定回路と上
   記電流フィードバック回路と上記電圧フィードバック回
   路の各回路の出力であるアナログ電圧をディジタル値に
   変換するためのＡ／Ｄコンバータと、上記クラッチ・ブ
   レーキを動作させる出力電流・出力電圧を設定するため
   の信号である、上記入力設定回路からの出力を上記Ａ／
   Ｄコンバータにてディジタル変換した入力設定信号と、
   上記電圧フィードバック回路及び電流フィードバック回
   路からの上記Ａ／Ｄコンバータの出力信号と、張力を制
   御するための巻径検出手段が検出した巻径値又は外部よ
   り設定された巻径値を示す信号とを読み込んで、クラッ
   チ・ブレーキに流れる電流を制御する、またはクラッチ
   ・ブレーキに印加する電圧を制御する中央演算処理装置
   とで構成され、表示設定器を外部に接続し、クラッチ・
   ブレーキ用パワーアンプ装置と通信機能を持たせること
   により巻径検出型張力制御を上記中央演算処理装置にて
   行うことができることを特徴とするクラッチ・ブレーキ
   用パワーアンプ装置。