JP3345131B2

JP3345131B2 - テンション制御装置

Info

Publication number: JP3345131B2
Application number: JP26021193A
Authority: JP
Inventors: 哲也重枝; 一夫森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH07114757A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオテープレコー
ダ、ディジタルオーディオテープレコーダ等の記録再生
装置のテープテンション制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６１−１５１８６１号公報で示さ
れたテンション制御装置について説明する。図１０にテ
ンション制御装置の模式図を示す。図１０において、１
はテープ供給リール台、２はテープ供給リール台１に巻
き付くテンションバンド、３はテンションバンド２の片
端を固定する止め具、４は止め具３により固定されてい
ないテンションバンド２の他方の端部に取付られたホル
ダで、板ばね５により固定される。６はホルダ４に取付
られたコイル、７は上記コイル６の内部に挿入されたマ
グネット、８はマグネット７のヨークであり、コイル
６、マグネット７とヨーク８はリニアモータ９を形成す
る。１０はテープ供給リール台１の回転数を検出する回
転数検出装置、１１は回転数検出装置１０の出力を数え
るカウンタ回路、１２はカウンタ回路１１の出力から回
転数に応じた回転負荷トルクを後述の式４を用いて演算
を行い算出し、これよりテープテンション値を出力する
演算回路、１３は演算回路１２の出力するテープテンシ
ョン値を増幅し、リニアモータ９を駆動する増幅回路で
ある。

【０００３】図１０に示すテンション制御装置におい
て、テープテンション値を演算し制御をする方法を図１
１を用いて説明する。図１１において、１４はテープ、
１５はテープ１４が巻き付けられている供給リール、１
６はテープ供給リール台１の回転軸である。テープ１４
はキャプスタン（図示せず）により一定の速度ｖで移送
される。ｒはテープ半径、ωは回転軸１６の回転角速
度、Ｌは回転負荷トルク、Ｔはテープテンションであ
る。

【０００４】リールの回転についての運動方程式はＴ×ｒ＝Ｊ（ｄω/ ｄｔ）＋Ｃω＋Ｄ＋Ｌ・・・・・・（１）ここで、Ｊはテープ供給リール台１と供給リール１５を
主な成分とするイナーシャ、Ｃはテープ供給リール台１
の粘性定数、Ｄは回転軸ロスである。微小時間において
テープ半径ｒはほぼ変化しないため、テープ１４が定速
ｖで移送されているとき、供給リール１５は一定速度で
回転するためｄω/ ｄｔ＝０とする。粘性定数Ｃと回転軸ロスＤが無視できるほど小
さいとすればＬ＝Ｔ×ｒ・・・・・・（２）が成り立つ。また、テープ速度ｖはリール出口のテープ
速度ｒωに等しい。ｖ＝ｒ×ω ・・・・・・（３）式２と式３からｒを消去すると ω×Ｌ＝ｖ×Ｔ・・・・・（４）が成り立つ。テープ速度ｖは一定なので、テープテンシ
ョンＴを一定の値に制御するには、回転負荷トルクＬを
回転角速度ωに反比例するようにリニアモータ９を駆動
する。

【０００５】リニアモータ９の駆動力Ｆと回転負荷トル
クＬの関係について図１０を用いて説明する。テンショ
ンバンド２のテープ供給リール台１への巻き角をθ（ｒ
ａｄ）、テンションバンド２とテープ供給リール台１の
間の摩擦係数をμとするとＬ＝ｒ×（Ｆ−Ｅｘｐ（−μθ）×Ｆ）・・・・・・（５）すなわち、Ｌ＝ｒ×（１−１／Ｅｘｐ（μθ））×Ｆ・・・・・（６）となり、リニアモータ９の駆動力Ｆと回転負荷トルクＬ
は比例関係にある。

【０００６】したがって、リニアモータ９を回転角速度
ωに反比例するよう駆動すると、テープテンションＴを
一定の値に制御するテンション制御を行うことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のテ
ープテンション制御方式においては、以下のような問題
点があった。（１）テープ供給リールの回転数は数ｒｐｍと低く、回
転数検出装置１０のパルス数も少ないため、テープテン
ション値の変動の検出帯域は数Ｈｚまでである。そのた
め、テープテンションの制御帯域を１００Ｈｚ以上の広
帯域にすることは出来ない。（２）テープテンション値を供給リールの回転数から計
算するため、軸ロスやテープガイドによる摩擦などリー
ル部以外の影響によるテンション変動を検出することが
できない。（３）テープテンション値を供給リールの回転数から計
算するため、テープの移送速度が変化して供給リールに
回転角加速度がかかったときのテープテンション値の変
動、つまり過渡的なテープテンション値の変動を検出す
ることができない。

【０００８】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、高い周波数まで制御できるテ
ープテンション制御装置を得ることを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るテ
ンション制御装置は、テープに摺接する可動テープガイ
ドの位置検出器の検出信号から状態推定器（外乱オブザ
ーバ）によりテープテンション値を検出してその一部か
ら高い周波数成分のみを取り出し、低周波成分を含むテ
ープテンション値をテープ供給リール台の回転負荷を加
減するようリール負荷トルク調節装置に帰還するととも
に、高周波成分を可動テープガイド駆動装置に帰還して
テープテンション値が一定値となるように制御するテン
ション制御回路を設けたものである。また、その状態推
定器は、制御信号に所定の定数を乗算した値を積分回路
で積分することにより位置信号を出力し、位置検出器で
検出された位置信号と積分回路から出力された位置信号
とを比較して差信号を出力し、その差信号を積分回路に
所定のゲインを与えて帰還させることで可動テープガイ
ドの位置を推定する信号を訂正して出力すると共に、所
定のゲインを与えて帰還させる差信号をテープテンショ
ン値として出力するようにしたものである。

【００１０】請求項２の発明に係るテンション制御装置
は、機械式のテープテンション制御装置の外に、テープ
に摺接する可動テープガイドの位置検出器の検出信号か
ら請求項１の発明に用いたものと同様な状態推定器（外
乱オブザーバ）によりテープテンション値を検出し、こ
のテープテンション値から高い周波数成分のみを取り出
して可動テープガイド駆動装置に帰還する第２のテープ
テンション制御回路を設けたものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明に係るテンション制御装置は、
テープテンション変動値の低域成分でテープ供給リール
台の回転負荷を加減し、高域成分で可動テープガイド駆
動装置を制御するので、状態推定器（外乱オブザーバ）
が位相の遅れなく動く範囲でテンション制御が可能であ
り、テンション変動を直流から高い周波数成分まで広帯
域にわたって制御できる。

【００１２】請求項２の発明に係るテンション制御装置
は、従来の機械式のテープテンション制御装置に加えて
テンション値の高周波成分まで応答できる可動テープテ
ンション制御装置を設けたので、テンション変動を低い
周波数から高い周波数成分まで制御できる。

【００１３】

【実施例】

実施例１．以下、請求項１の発明の実施例１のテープテ
ンション制御装置について説明する。図１は、この実施
例１の要部の構成を示す平面図で、テープ１４は、供給
リール１５から取り出され、ガイドローラ１７，１８に
摺接したのち、可動テープガイド駆動装置１９のテープ
ガイドに摺接し、ガイドローラ２０、スラントピン２１
に接して、回転ドラム２２にいたり、スラントピン２３
に接している。上記テープ１４は、回転ドラム２２の出
口側スラントピン２３の後にあるキャプスタン２４とピ
ンチローラ２５により移送される。供給リール１５の下
部にリール負荷トルク調節装置２６が設置されている。
本実施例１では、可動テープガイド駆動装置１９の可動
テープガイドの位置をテンション制御回路２７に入力
し、テンション制御回路２７の出力により、リール負荷
トルク調節装置２６と可動テープガイド駆動装置１９が
駆動され、テープテンションが制御される。

【００１４】次に、可動テープガイド駆動装置１９の構
成を図２および図３を用いて説明する。図２は可動テー
プガイド駆動装置１９の斜視図、図３はその断面図であ
る。図２および図３において、２８はテープ１４に摺接
する可動テープガイドで、アーム２９の端部に取付ら
れ、回動軸３０を中心に回動する。アーム２９の基部に
はコイル３１が取付られており、コイル３１に対向して
マグネット３２が配置され、コイル３１に電流を供給す
ることでアーム２９を介して可動テープガイド２８を矢
印Ａ方向またはＢ方向に駆動する。３３はコイル３１と
マグネット３２を収納するヨーク、３４はアーム２９に
取付られたレーザダイオード、３５はレーザダイオード
３４に対向して設置されたリニアセンサであり、レーザ
ダイオード３４とリニアセンサ３５で可動テープガイド
２８の位置を検出する位置センサ３６を構成している。

【００１５】次に、リール負荷トルク調節装置２６の構
成を図４を用いて説明する。図４はリール負荷トルク調
節装置２６の斜視図で、１はテープ供給リール台、２は
テープ供給リール台１に巻き付けられているテンション
バンド、１６はテープ供給リール台１の回動軸で、供給
リールを載せるリールベース３７とテープ供給リール台
１を連結する。３８はテンションバンド２の片方の端部
を固定する止め具で、軸３９を回動中心とし、ねじ４０
により基台に固定されている部材４１に連結され、ねじ
４０を回転することで止め具３８の移動量が調整され
る。テンションバンド２の他方の端部は、ホルダ４２に
とりつけられ、ホルダ４２は連結部材４３に回動自在に
とめられる。４４はコイル、４５はコイル４４を取り付
けたコイルホルダで、コイルホルダ４５は、連結部材４
３に固定される。４６はマグネット、４７はヨークで、
コイル４４とともにリニアモータ４８を構成しており、
コイル４４に電流を流すことで、テンションバンド２の
テープ供給リール台１に巻き付く力が変化し、リール負
荷トルクを加減する。

【００１６】次に、テンション制御回路２７の構成と動
作について、図５および図６を用いて説明する。以下、
説明文中のｓはラプラス演算子であり、１／ｓで積分を
表わすものとする。図５はテンション制御回路２７のブ
ロック回路図、図６はテンション制御回路２７に用いら
れる状態推定器（外乱オブザーバ）４９のブロック線図
である。図５の状態推定器（外乱オブザーバ）４９は、
可動テープガイド駆動装置１９に設けられた位置センサ
３６から出力される可動テープガイド２８の位置信号と
可動テープガイド駆動装置１９の制御信号とを入力と
し、可動テープガイド２８の位置，速度信号および可動
テープガイド２８にかかっているテープテンション値を
推定して出力する。

【００１７】可動テープガイド２８の位置を固定するた
めに、状態推定器（外乱オブザーバ）４９の速度信号を
ゲインＧｖで帰還し、状態推定器（外乱オブザーバ）４
９の位置信号を比較器５０で基準位置と比較し、ゲイン
Ｇｐで帰還する。この位置制御は、一般には位置センサ
３６の出力を位相進み補償をほどこして可動テープガイ
ド駆動装置１９の入力に負帰還するが、この負帰還の帯
域は位置センサ３６のセンサノイズにより制限される。
しかし、この実施例１においては、状態推定器（外乱オ
ブザーバ）４９により、ノイズの少ない位置および速度
を検出できるので、位置制御の制御帯域は位相進み補償
による場合より、大幅に改善される。

【００１８】次に、テンションを制御するために、状態
推定器（外乱オブザーバ）４９の出力するテープテンシ
ョン値を比較器５１で基準テンションと比較し、可動テ
ープガイド駆動装置１９とリール負荷トルク調節装置２
６に帰還する。テープテンション値が基準テンションに
比べ大きいときは、可動テープガイド駆動装置１９には
可動テープガイド２８がテープ１４から逃げる向きの制
御信号が与えられ、また、リール負荷トルク調節装置２
６にはテンションバンド２のテープ供給リール台１への
巻き付き力が小さくなる向きの制御信号が与えられてリ
ール負荷トルクは小さくなり、テープテンション値は小
さくなって基準テンションの値となる。また、テープテ
ンション値が基準テンションに比べ小さいときは、可動
テープガイド駆動装置１９には可動テープガイド２８が
テープ１４を押え込む向きの制御信号が与えられ、ま
た、リール負荷トルク調節装置２６には、テンションバ
ンド２のテープ供給リール台１への巻き付き力が大きく
なる向きの制御信号が与えられてテープテンション値は
大きくなり、基準テンションの値となる。

【００１９】可動テープガイド駆動装置１９への帰還ル
ープは、状態推定器（外乱オブザーバ）４９の出力する
テープテンション値が比較器５１で基準テンションと比
較され、その差がＤＣカットフィルタ５２によりＤＣ成
分を除去されたのち、可動テープガイド補償回路５３を
通って、駆動回路５４に帰還され、可動テープガイド駆
動装置１９に戻される帰還ループである。

【００２０】可動テープガイド補償回路５３は伝達関数
がＫ_gt／（１＋Ｔ_gtｓ）となるように設計する。但し、Ｋ_gtは可動テープガイド
補償回路５３の直流利得、Ｔ_gtは可動テープガイド補償
回路５３の遅れ補償の時定数である。テンションの高周
波成分の制御特性は可動テープガイド補償回路５３で決
まるため、可動テープガイド補償回路５３の定数は、可
動テープガイド駆動装置１９の帰還ループのオープンル
ープが、目的とするテンション制御帯域の高い周波数に
合うように定める。

【００２１】以上は状態推定器（外乱オブザーバ）４９
の出力するテープテンション値の周波数特性が、可動テ
ープガイド駆動装置１９の帰還ループのオープンループ
の利得零となる帯域以上まで、平坦な場合の可動テープ
ガイド補償回路５３の設計手法であるが、状態推定器
（外乱オブザーバ）４９の出力するテープテンション値
の周波数特性が、制御帯域内で一次遅れ特性を持つとき
は、可動テープガイド駆動装置１９の帰還ループのオー
プンループの利得が零になるまでの制御帯域で、伝達関
数が一次遅れＫ／（１＋Ｔｓ）（ここでＫは目的とする
直流利得、Ｔは遅れ補償の時定数）となるように、可動
テープガイド補償回路５３の定数をきめる。

【００２２】可動テープガイド駆動装置１９によるテン
ション制御のＤＣカットフィルタ５２は、例えば、一次
のハイパスフィルタにする。ＤＣ成分を切った為、テー
プガイド２８は、基準テンション値によらず位置制御で
決める位置を中心にしてテンション制御をする。

【００２３】リール負荷トルク調節装置２６への帰還ル
ープは、状態推定器（外乱オブザーバ）４９の出力する
テープテンション値が比較器５１で基準テンションと比
較され、その差が負荷トルク補償回路５５を通って、駆
動回路５６に帰還され、リニアモータ４８，テンション
バンド２およびテープ１４を介してテープテンションと
して伝わり可動テープガイド２８に戻される帰還ループ
である。負荷トルク補償回路５５はゲイン補償である。
この制御系は、帰還ループにテープ１４を含むため、テ
ープ１４の持つ機械的時定数により、高域でゲインの低
下するローパス特性を持つ。

【００２４】テンション制御系の安定性は、リール負荷
トルク調節装置２６の帰還ループと、可動テープガイド
駆動装置１９の帰還ループが、ともにゲインをもって位
相が１８０°以上離れない場合、テンション制御の高域
を受け持つ可動テープガイド駆動装置１９の帰還ループ
の安定性で決まる。このため、負荷トルク補償回路５５
のゲインは、可動テープガイド駆動装置１９を用いない
制御系より高ゲインに設定できる。

【００２５】また、負荷トルク補償回路５５は、ゲイン
補償と遅れ補償を直列にし、直流ゲインを大きく設定し
てもよい。この場合、リール負荷トルク調節装置２６の
帰還ループと、可動テープガイド駆動装置１９の帰還ル
ープが、ともにゲインをもって位相が１８０°以上離れ
ないように、ＤＣカットフィルタ５２のカットオフ周波
数を考慮して負荷トルク補償回路５５の遅れ補償の時定
数を決める。例えば、ＤＣカットフィルタ５２のカット
オフ周波数と負荷トルク補償回路５５の遅れ補償の時定
数を一致すると、理論上は位相が最大でも９０°程度し
か離れない為、テンション制御系の安定性を崩さずに、
直流ゲインを大きくできる。

【００２６】次に、テンション制御回路２７に用いられ
る状態推定器（外乱オブザーバ）４９について、図６の
ブロック線図をもちいて説明する。この図６は、可動テ
ープガイド駆動装置１９を一次のばねマス系で近似した
場合の状態推定器（外乱オブザーバ）のブロック線図で
ある。図中、１／S は積分器を示す記号であり、ＫT，
Ｊ，Ｃ，Ｋは駆動回路５４に信号を入れた時の位置セン
サ３６の出力の周波数特性と一致するように決めた定数
で、ＫT （Ｎ／Ａ）は可動テープガイド駆動装置１９の
力定数、Ｊ（Ｎ・ｍ・ｓ²）は機構系の慣性モーメン
ト、Ｃ（Ｎ・ｍ・ｓｅｃ／ｒａｄ）は粘性定数、Ｋ（Ｎ
・ｍ／ｒａｄ）はばね定数に相当する。これらは、すべ
て電気回路の定数もしくはソフトウェアサーボ回路のソ
フト上の定数である。また、ｆ１，ｆ２は状態推定器４
９内のゲイン要素である。

【００２７】可動テープガイド駆動装置１９の位置セン
サ３６の位置出力は、状態推定器（外乱オブザーバ）４
９の位置信号と比較され、その差信号がゲインｆ2 で積
分器５７の直前に、ゲインｆ1 で積分器５８の直前にそ
れぞれ帰還される。各積分器５７，５８はこの帰還によ
り初期値が訂正され、積分器５７の直後の出力は推定速
度を、積分器５８の直後の出力は推定位置を出力する。
この推定位置、推定速度は積分器の出力であるため、位
置センサ３６の出力や、位置センサ３６の出力を微分し
てつくる速度信号に比べて、ノイズがすくない。

【００２８】可動テープガイド駆動装置１９の可動テー
プガイド２８にテープ１４が摺接しているとき、テープ
テンションは可動テープガイド２８にかかる力として働
く。各積分器５７，５８の出力が推定速度、推定位置と
なるには、状態推定器（外乱オブザーバ）４９の内部で
可動テープガイド２８にかかる力を推定し、積分器５７
に入力されねばならない。そこで、ｆ2 の出力は可動テ
ープガイド２８にかかる力、すなわち、推定テンション
値となる。

【００２９】次に、このような状態推定器（外乱オブザ
ーバ）によるテープテンション検出が、釣合位置による
テンション検出より広帯域なることを説明する。従来
は、テープテンションＴとばねの力の釣合位置をテープ
テンションＴｅとして検出していた為、テンション検出
器としての周波数特性はＴｅ＝（Ｋ／（Ｊｓ²＋Ｃｓ＋Ｋ））×Ｔとなり、テープテンション検出帯域はω₁＝（Ｋ／Ｊ）
^1/2（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下が平坦なテンション検出帯
域となる。

【００３０】これに対して、状態推定器（外乱オブザー
バ）によるテープテンション検出の周波数特性はＴｅ＝（ｆ₂／（Ｊｓ²＋Ｊｆ₁ｓ＋ｆ₂））×Ｔとなり、テープテンション検出帯域はω₂＝（ｆ₂／
Ｊ）^1/2（ｒａｄ／ｓｅｃ）以下が平坦なテンション検
出帯域となる。ｆ2 はばね定数Ｋに比べ大きくすること
が容易であり、ｆ2 ，ｆ1 を選ぶことで希望するテープ
テンション検出帯域でゲイン、位相ともほぼ平坦にする
ことができる。このように、状態推定器（外乱オブザー
バ）によるテープテンションの検出は、従来の釣合位置
によるテンションの検出より広帯域となる。

【００３１】以上のように、テンション制御回路２７は
状態推定器（外乱オブザーバ）４９を利用し、広帯域な
テープテンション制御を可能にしている。

【００３２】本実施例１では、位置センサとして光セン
サを用いたが、レーザダイオード３４に代えて発光ダイ
オードを用いたもの、また、リニアセンサ３５に代えて
二分割センサ、四分割センサを用いたものを使用しても
よい。また、光センサに代えて磁石とホール素子等を用
いた磁気センサを使用してもよい。また、本実施例１で
は、コイルと磁石によるボイスコイルモータにより、可
動テープガイド２８を駆動したが、バイモルフ等の圧電
素子により駆動してもよい。

【００３３】また、図６に示した状態推定器（外乱オブ
ザーバ）４９を図７に示した構成の状態推定器（外乱オ
ブザーバ）としてもよい。この状態推定器（外乱オブザ
ーバ）は、テープテンションである外乱量を状態量とし
て設計した状態推定器（外乱オブザーバ）である。図
中、１／S は積分器を示す記号であり、ＫT 、Ｊ、Ｃ、
Ｋは図６と同一である。可動テープガイド駆動装置１９
の位置センサの位置出力は、状態推定器（外乱オブザー
バ）４９の位置信号と比較され、その差信号がゲインｆ
1 で積分器５８の直前に帰還され、また、この差信号は
ゲインｆ2 で積分器５７の直前に帰還される。更に、こ
の差信号がｆ3 倍された後、積分器５９に入力され、積
分器５９の出力は、状態推定器（外乱オブザーバ）の回
路中のイナーシャ１／Ｊの項の直前に帰還される。各積
分器５７，５８，５９はこの帰還により初期値が訂正さ
れ、積分器５７は可動テープガイド駆動装置１９の速度
を、積分器５８は可動テープガイド駆動装置１９の位置
を、積分器５９は可動テープガイド駆動装置１９にかか
るテープテンション値を出力する。この状態推定器（外
乱オブザーバ）はテープテンションを積分器の出力とし
ているためノイズの少ないテンション検出が可能であ
る。

【００３４】実施例２．次に、請求項２の発明の実施例
２のテープテンション制御装置について説明する。図８
は、この実施例２の要部の構成を示す平面図で、実施例
１と同一符号は同一部分を示しているので説明を省略す
る。図８において６０はテンションアーム、６１はテン
ションアーム６０の先端部に取付られたテンションピン
であり、テープ１４に摺接する。６２はテンションアー
ム６０の回動軸、６３はテンションバンド６４をテンシ
ョンアーム６０に取り付ける為の取付穴である。６５は
テンションバンド６４に張り付けられたフェルト材であ
り、テープ供給リール台１に巻き付いている。テンショ
ンバンド６４は片端を固定されている。６６はテンショ
ンアーム６０をテープテンションと釣り合わすためのば
ねで、６０から６６で従来から用いられている機械式の
テンション制御装置６７を構成している。

【００３５】本実施例２においては、機械式のテンショ
ン制御装置６７は低域のテンション変動を抑圧し、可動
テープガイド駆動装置１９は高域のテンション変動を抑
圧する。

【００３６】次に、機械式のテンション制御装置６７の
動作について説明する。テープテンション値が高いと
き、テンションアーム６０はテープテンションにより、
テンションバンド６４のテープ供給リール台１の締め付
け力を弱くする方向に動き、この結果、供給リール１５
は回動し易くなり、テープテンションは下がる。テープ
テンション値が低くなると、テンションアーム６０はテ
ンションバンド６４のテープ供給リール台１の締め付け
力を強くする方に動き、テープテンションは上がる。こ
のようにして、テープテンションはテンションアーム６
０の位置と釣合う値となる。

【００３７】次に、可動テープガイド駆動装置１９によ
るテンションの制御動作について図９を用いて説明す
る。図９中、図５と同一符号はそれぞれ同一部分を示し
ており、状態推定器４９の出力である推定速度、推定位
置を負帰還し、可動テープガイド２８の位置固定を行な
う動作は、実施例１と同様である。次にテンション制御
について説明する。状態推定器４９の出力である推定テ
ンション値をＤＣカットフィルタ５２でＤＣ成分の除去
と低域成分の制限を行なった後、可動テープガイド補償
回路５３でゲイン補償、積分補償をして、可動テープガ
イド２８の駆動回路５４に負帰還することで、制御を行
なう。

【００３８】本実施例２では、機械式のテンション制御
装置６７と可動テープガイド駆動装置１９によるテンシ
ョンサーボの２系統のサーボ系を安定に働かせるため
に、ＤＣカットフィルタ５２の低域成分の制限を一次進
み型の低域制限とし、そのカットオフ周波数を機械式の
テンション制御装置６７の制御帯域に対して十分に低く
設定する。機械式のテンション制御装置６７の制御帯域
はＤＣから数Ｈｚあればよく、例えば、ＤＣカットフィ
ルタ５２のカットオフ周波数を０．１Ｈｚとするとよ
い。このとき、機械式のテンション制御装置６７と可動
テープガイド駆動装置１９によるテンションサーボの位
相は、１８０゜以上離れることはないので、安定に制御
される。

【００３９】本実施例２によれば、機械式のテンション
制御装置の場合のみに較べてテープテンションが広帯域
にわたって制御される。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、可動テープガイドの位
置を検出した検出信号から状態推定器（外乱オブザー
バ）によりテープテンション値を検出してその一部から
高い周波数成分のみを取り出し、低周波成分を含むテー
プテンション値をテープ供給リール台の回転負荷を加減
するようリール負荷トルク調節装置に帰還するととも
に、高周波成分を可動テープガイド駆動装置に帰還して
テープテンション値が一定値となるように制御するテン
ション制御回路を設けたので、テープテンションの変動
成分を広帯域にわたって検出でき、テープテンションを
高い周波数まで制御することができる。また、状態推定
器では積分器の出力をテープテンションとしているので
ノイズの少ないテンション検出が可能である。また、リ
ール負荷トルク調節装置は検出したテープテンション変
動成分の低周波成分で制御するので、積分補償をおこな
うことで直流利得を大きくできるテープテンション制御
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例１のテープテンション
制御装置の要部の構成を示す平面図である。

【図２】実施例１の可動テープガイド駆動装置の斜視図
である。

【図３】実施例１の可動テープガイド駆動装置の断面図
である。

【図４】実施例１のリール負荷トルク調節装置の斜視図
である。

【図５】実施例１の制御回路のブロック回路図である。

【図６】実施例１の状態推定器（外乱オブザーバ）のブ
ロック線図である。

【図７】実施例１の状態推定器（外乱オブザーバ）の他
の構成例のブロック線図である。

【図８】請求項２の発明の実施例２のテープテンション
制御装置の要部の構成を示す平面図である。

【図９】実施例２の制御回路のブロック回路図である。

【図１０】従来のテンション制御装置の構成を示す図で
ある。

【図１１】従来装置のテンションの釣合状態を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１テープ供給リール台２テンションバンド１４テープ１５供給リール１９可動テープガイド駆動装置２２ドラム２６リール負荷トルク調節装置２７テンション制御回路２８可動テープガイド３６位置センサ４９状態推定器（外乱オブザーバ）６７機械式のテンション制御装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】テープ供給リール台に装着された供給リ
ールから送出されるテープを回転ドラムに巻回させる経
路でもって定速走行させるテープ走行装置において、上記テープ供給リール台にテープバンドを摺接させて当
該テープ供給リール台の回転負荷を加減するリール負荷
トルク調節装置と、上記回転ドラムと上記テープ供給リール台の間に設けら
れた可動テープガイドを有し、当該テープの経路長を変
化させる可動テープガイド駆動装置と、上記可動テープガイドの位置を検出する位置検出器と、この検出された位置信号を入力し、当該テープのテンシ
ョン値が基準値に近づくように上記可動テープガイド駆
動装置および上記リール負荷トルク調節装置を制御する
制御信号を出力するテンション制御回路とを備え、該テ
ンション制御回路は、上記位置検出器で検出された位置信号と上記可動テープ
ガイド駆動装置を制御する制御信号とが入力され、上記
制御信号に所定の定数を乗算した値を積分回路で積分す
ることにより位置信号を出力し、上記位置検出器で検出
された位置信号と上記積分回路から出力された位置信号
とを比較して差信号を出力し、該差信号を上記積分回路
に所定のゲインを与えて帰還させることで上記可動テー
プガイドの位置を推定する信号を訂正して出力すると共
に、上記所定のゲインを与えて帰還させる差信号を上記
テープテンション値として出力する状態推定器と、上記テープテンション値を基準テンションと比較する比
較器と、比較器の出力であるテンション誤差値から高周波成分を
選択する直流カットフィルタと、上記テンション誤差値を入力して上記リール負荷トルク
調節装置に帰還させる負荷トルク補償回路と、上記高周波成分を入力して上記可動テープガイド駆動装
置に帰還させる可動テープガイド補償回路とを有するこ
とを特徴とするテンション制御装置。
【請求項２】テープ供給リール台に装着された供給リ
ールから送出されるテープを回転ドラムに巻回させる経
路でもって定速走行させるテープ走行装置において、上記回転ドラムとテープ供給リール台の間に設けられ当
該テープに摺接するテンションピン，このテンションピ
ンが可動端に固定されたテンションアーム，このテンシ
ョンアームの動きに応じて上記テープ供給リール台の回
転負荷を加減するテンションバンドおよび上記テンショ
ンアームの位置決めをするばねからなる機械式テンショ
ン制御装置と、上記回転ドラムと機械式テンション制御装置のテンショ
ンピンの間に設けられた可動テープガイドを有し、摺接
するテープの経路長を変化させる可動テープガイド駆動
装置と、上記可動テープガイドの位置を検出する位置検出器と、この検出された位置信号を入力し、当該テープのテンシ
ョン値が基準値に近づくように上記可動テープガイド駆
動装置を制御する制御信号を出力する第２のテンション
制御回路とを備え、該第２のテンション制御回路は、上記位置検出器で検出された位置信号と上記可動テープ
ガイド駆動装置を制御する制御信号とが入力され、上記
制御信号に所定の定数を乗算した値を積分回路で積分す
ることにより位置信号を出力し、上記位置検出器で検出
された位置信号と上記積分回路から出力された位置信号
とを比較して差信号を出力し、該差信号を上記積分回路
に所定のゲインを与えて帰還させることで上記可動テー
プガイドの位置を推定する信号を訂正して出力すると共
に、上記所定のゲインを与えて帰還させる差信号を上記
テープテンション値として出力する状態推定器と、上記テープテンション値から高周波成分を選択する直流
カットフィルタと、上記高周波成分を入力して上記可動テープガイド駆動装
置に帰還させる可動テープガイド補償回路とを有するこ
とを特徴とするテンション制御装置。
【請求項３】上記状態推定器で制御信号に所定の定数
を乗算する回路は、可動テープガイド駆動装置に制御信
号を入力させた時の位置検出器の出力の周波数特性に一
致するように決定された定数を乗算する回路であり、少
なくとも可動テープガイド駆動装置の力定数を乗算する
回路および機構系の完成モーメントを乗算する回路を含
むことを特徴とする請求項１または２に記載のテンショ
ン制御装置。
【請求項４】上記状態推定器の積分回路は２段の積分
回路であり、上記差信号を上記２段の積分回路の各々に
対して個別に所定のゲインを与えて帰還させることで上
記可動テープガイドの位置を推定する信号を訂正して出
力すると共に、上記２段の積分回路の前段側の積分回路
の出力を上記可動テープガイドの速度を推定する信号と
して出力することを特徴とする請求項３に記載のテンシ
ョン制御装置。
【請求項５】上記状態推定器で制御信号に乗算する所
定の定数は、上記２段の積分回路の前段側の積分回路の
出力に粘性定数を乗算して上記機構系の完成モーメント
を乗算する回路に帰還させると共に、後段側の積分回路
の出力にバネ定数を乗算して上記機構系の完成モーメン
トを乗算する回路に帰還させることを特徴とする請求項
４に記載のテンション制御回路。
【請求項６】上記状態推定器は、上記差信号を上記機
構系の完成モーメントを乗算する回路に対して所定のゲ
インを与えると共に積分回路で積分してから帰還させる
ことで上記可動テープガイドの位置を推定する信号を訂
正して出力することを特徴とする請求項３〜５の何れか
に記載のテンション制御回路。