JP4089346B2

JP4089346B2 - Winding device

Info

Publication number: JP4089346B2
Application number: JP2002236851A
Authority: JP
Inventors: 清市郎佐藤
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: JP2004075273A; CN1482055A; CN1310816C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻き取り装置に関し、詳しくはワイヤやケーブル等の線状または帯状の長手物体を巻き取るための巻き取り装置に関し、特に、巻き取り側にトルクモータを使用する巻き取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワイヤやケーブル等の線状または帯状の長手物体を巻き取るための巻き取り装置としては、図１０に示すような、巻き取り装置５０が知られている。
【０００３】
巻き出しの元となる給線ボビン１には、多くの電線２が巻かれており、この給線ボビン１が供給側インバータ装置３等の回転電源装置で駆動される誘導電動機（ＩＭ）４で回転されることにより給線が行なわれる（供給側インバータ装置３には、通常、商用電源が供給される。）。給線された電線２は中間の回転滑車５，６を経てトルクモータ７に駆動されている巻き取りボビン８に巻き取られる。
【０００４】
トルクモータ７には、スライダック９の出力電圧が印加されており、従来は、このスライダック９の出力電圧を手動で調整して、巻き取り時の張力を一定に保持していた（スライダック９には、通常、商用電源が供給される。）。
【０００５】
トルクモータ７は、汎用誘導電動機と異なり、周波数・電圧を一定比率（Ｖ／ｆ一定）に制御して速度を変化させるというものではなく、周波数は略固定（例えば５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）とし、電圧を変化させることで発生トルクを調節することができるという特長を有するモータである。
【０００６】
つまり、インバータ等が普及していない時代では、このトルクモータ７を使用することで、人間の手動操作により張力の管理調整が可能な構造的に簡素な装置が構成できた。
【０００７】
即ち、巻き取り装置５０の場合、何も制御をしなかったとすると、電線２に掛かる張力は、図９に示す「無制御時」のグラフのように巻き取り経過時間Ｔの経過と共に減少する。これは、巻き取りボビン８に巻かれる電線量が増加するために回転トルクが不足してくるからである。
【０００８】
このような状態では、張力が減少して線がたるむため、従来は、スライダック９を調整してトルクモータ７への印加電圧を増加させ、トルクを回復させ、張力一定を保つようにしている。
【０００９】
この手動調整時の電線２に掛かる張力の変化を図９の「手動時」のグラフで示す。基本的には張力が一定値近くに保たれるが、手動調整のタイミングと量によっては同グラフで示されるように多少変動する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の手法では、トルクモータ７のトルク調整が手動操作であるために、経験や勘に頼った作業になり易く、手動操作の煩わしさがあった。
【００１１】
また、装置を常時操作して連続して印加電圧を調整するということは困難であるから、どうしてもステップ的な調整操作となり、巻き取り張力の精度向上は期待できなかった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、この手動操作の煩わしさがなく、しかも手動操作のように張力がばらつくこともない巻き取り装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、長手物体を巻き取る巻き取り手段と、印加周波数が固定で印加電圧に応じて出力トルクを変化して前記巻き取り手段を駆動するモータと、前記長手物体に掛かっている張力を検出する張力検出手段と、前記モータへの印加電圧を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出される張力と目標値との偏差に基づく補正電圧を生成する制御部と、巻き始め電圧、巻き終わり電圧、巻き取り経過時間によって規定される基本パターンから該巻き取り経過時間に合わせて基本パターン電圧を演算する基本パターン演算部とを備え、前記補正電圧と前記基本パターン電圧との加算を前記モータへの印加電圧とすることを要旨とする。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記検出される張力が不感帯内にあるか否かを判断する判断部を備え、前記判断部は、前記検出される張力が不感帯内にあると判断したとき、前記制御部に前記補正電圧の保持を指令する信号を出力することを要旨とする。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明におい、前記制御手段は、前記制御部の積分ゲインを変更する積分ゲイン変更部を備え、前記積分ゲイン変更部は、前記制御部に前記検出される張力の大きさに応じて前記積分ゲインの変更を指令する信号を出力することを要旨とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る巻き取り装置１０の構成を示す図である。
【００１８】
同図において、３は供給側インバータ装置で、商用電源が供給されている。４は誘導電動機（ＩＭ）で供給側インバータ装置３の出力で駆動され、給線ボビン１を回転させる。給線ボビン１には電線２が多量に巻き付けられており、ここから繰出された電線２は、各回転滑車５，６を経て巻き取りボビン８に巻き取られる。
【００１９】
１０は巻き取り側インバータ装置で、これにも商用電源が供給されている。７はトルクモータで、巻き取り側インバータ装置１０の出力で駆動され、巻き取りボビン８を回転させる。１５はダンサーで、回転滑車５と６との間に配置され、電線２に掛かる張力を検出して、その値（ダンサー張力検出値）を巻き取り側インバータ装置１０に供給する。
【００２０】
図２に、巻き取り側インバータ装置１０の構成を示す。
巻き取り側インバータ装置１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１、Ｅ²−ＰＲＯＭ（エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリ）１２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）１４、操作パネル１６、インバータ部１７とから構成されている。図２には、このインバータ部１７によって駆動されるトルクモータ７も示す。
【００２１】
操作パネル１６は、操作部１８と表示部１９とから構成され、図３に示すように、巻き取り側インバータ装置１０の筐体前面に装備されている。操作部１８は、インバータ部１７を運転、停止するＤＲＩＶＥキー２１、テンキー２２、小数点キー２３、ＥＮＴＥＲ（実行・確定）キー２４、ステップキー２５、ＰＲＯＧＲＡＭ（プログラム）キー２６、表示切り替え／ＣＬＥＡＲキー２７およびＳＴＯＰキー２８を備える。
【００２２】
表示部１９は、セグメントモニタ３１と８つのランプ（Ｃｔｒｌ、ＭＰａ、Ｖ、％、ｒｐｍ、Ａ、Ｈｚの各表示が付されたランプ及び運転モード表示ランプ３２）を備える。これらは何れもＬＥＤから成り、セグメントモニタ３１は、操作状態およびパラメータ番号、その設定値、インバータ部１７の状態等を表示する。
【００２３】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に格納されたプログラム及びＥ²−ＰＲＯＭ１２に格納されたパラメータに従って、ＲＡＭ１４を使用して、電線２の張力が目標値に保持されるようにインバータ部１７の出力電圧Ｖ３を制御する。
【００２４】
図４に、この制御を実行しているときのＣＰＵ１１の機能構成を示す。同図において、３３は比較器で、張力の目標値たるダンサーホームポジション指令とダンサー張力検出値の偏差Δｙを抽出する。
【００２５】
３４はＰＩ制御部で、偏差Δｙに応じたＰＩ制御（比例・積分制御）を行い、補正電圧Ｖ１を出力する。ＰＩ制御の詳細は後述する。３５は判断部で、ダンサー張力検出値が図５の不感帯の範囲にあるとき、補正電圧保持指令ＣＨをＰＩ制御部３４に供給する。３６はＩゲイン変更部で、ダンサー張力検出値の大きさに比例して大きくなるＩゲイン値をＰＩ制御部３４に供給する。これら判断部３５、Ｉゲイン変更部３６の詳細も後述する。
【００２６】
３７は基本パターン演算部で、図７に示す基本パターン電圧Ｖ２を出力する（基本パターン２０については後述。）。３８は加算器で、上記補正電圧Ｖ１と基本パターン電圧Ｖ２とを加算し、インバータ部出力電圧Ｖ３を生成する。３９はリミッタで、前記インバータ部出力電圧Ｖ３が商用電源電圧を超えた場合、インバータ部出力電圧Ｖ３を商用電源電圧の範囲に限定する。商用電源電圧は国によって異なるので（例えば２２０Ｖ，２３０Ｖ，４００Ｖ，４６０ボルト）、その国の商用電圧を操作パネル１６を使用して入力する。
【００２７】
以下、図４に示す構成によって実行される制御について追加説明する。
【００２８】
図２に示すように、トルクモータ７は巻き取り側インバータ装置１０で駆動される。張力の吸収と張力量のフィードバック制御とを行うため、回転滑車５と６との間にダンサー（張力吸収検出装置）１５が配置され、このダンサー１５からの張カ検出値が巻き取り側インバータ装置１０にフィードバックされる。巻き取り側インバータ装置１０は、出力周波数は固定で、出力電圧Ｖ３のみを可変として、トルクモータ７の張力一定制御を行う。
【００２９】
この張力一定制御では、ダンサー補正と基本パターン加算の２つの処理を合わせて実行する。なお、装置によってはダンサー補正だけでも良い。ダンサー補正をするために、図５に示すように、電線２の張力が所望の値となるときのダンサー位置を、ホームポジション指令として予め巻き取り側インバータ装置１０に登録（設定）する。
【００３０】
この登録は操作パネル１６から当該パラメータコードＣｄ６２６とホームポジション指令の値（電圧）とを入力することによって行なう（以下「パラメータコード」の語は省略。）。入力されたパラメータはＥ²−ＰＲＯＭ１２に格納される。このほか、図５に示される各パラメータ、即ち、制御の不感帯Ｕｐレベル（Ｃｄ６５１）、同Ｌｏｗレベル（Ｃｄ６５２）、最上位、最下位のダンサーＵｐレベル（Ｃｄ６５３）、ダンサーＬｏｗレベル（Ｃｄ６５４）も登録する。
【００３１】
これらパラメータに基いて、図４に示すＰＩ制御部３４は、以下のようにＰＩ制御を実行する。即ち、先ずダンサー張力検出値が、不感帯Ｕｐレベル、同Ｌｏｗレベルで規定される不感帯内にあると、判断部３５が補正電圧保持指令ＣＨをＰＩ制御部３４に供給する。これにより制御は停止され（ただし積分演算は保持）、ダンサー１５のハンチングが防止され、動作の安定が図られる。
【００３２】
不感帯から外れた場合は、判断部３５から補正電圧保持指令ＣＨは出力されず、ＰＩ制御部３４は、予め設定されたＰゲイン，Ｉゲイン（図５のＣｄ６５５〜Ｃｄ６５８）に従ってＰＩ制御を行い、補正電圧Ｖ１を生成する。なお、電線２の断線等で、張力検出値がダンサーＵｐレベルを超えた場合、あるいはダンサーＬｏｗレベルを下回った場合も、判断部３５が補正電圧保持指令ＣＨをＰＩ制御部３４に供給し、過大な補正電圧が出力されるのを防止する。
【００３３】
ＰＩ制御によるフィードバック制御では、常にダンサー張力検出値とダンサーホームポジション指令の偏差Δｙがなくなるように、補正電圧Ｖ１が算出される。この補正電圧Ｖ１は、
【数１】
Ｖ１＝Ｖold＋Δｙ（Ｐゲイン＋Ｉゲイン）（式１）
で求められる（Ｖoldは前回算出されたＶ１。）。この補正電圧Ｖ１が加算器３８で基本パターン電圧Ｖ２に加算されることで基本パターン電圧Ｖ２に補正が掛けられ、インバータ部出カ電圧Ｖ３として出力される。
【００３４】
ところで、上記式１のＰゲイン、Ｉゲインは、通常、一定値とされている。ここでは、Ｐゲインは一定とするが、Ｉゲインについては、図６に示すように、ダンサー張力検出値の大きさに応じて可変とする。
【００３５】
具体的に、可変積分ゲインレベルＣｄ６６６を１Ｖに設定した場合、ダンサー張力検出値が１Ｖ増加する毎に、Ｉゲイン変更部３６からＰＩ制御部３４に対し、×１倍、×２倍、×３倍、×４倍というように、Ｉゲイン倍率情報ＳＩが供給される。ＩゲインはＣｄ６５７又はＣｄ６５８に設定されているが、ＰＩ制御部３４は、このＩゲイン倍率情報ＳＩに従って、実際のＩゲインを、この設定値の×１倍、×２倍、×３倍、×４倍というように変更し、補正電圧Ｖ１の積分制御に係る分を算出する。
【００３６】
これにより、瞬間的な負荷変動や外乱に対して高速応答ができる。ただし、装置によってはこの可変ゲイン処理を必要としないときもある。
【００３７】
もう１つの処理は、図７に示すように、基本パターン２０、即ちトルクモータ７に与えるべき理想的な電圧変化のパターンを予め登録（記億）しておき、巻き取り時間経過にしたがって、自動的にインバータ部出力電圧Ｖ３を上昇させることである。基本パターン２０は、巻き取り経過時間Ｔ、巻き始め電圧Ｖｓ、巻き終わり電圧Ｖｅによって規定されるものであり、操作パネル１６を使ってこれらの値を予め設定しておくと、基本パターン演算部３７がこれら設定値に基いて演算を行ない、巻き取り経過時間Ｔに合わせて基本パターン電圧Ｖ２を出力する。
【００３８】
この処理を加えると、偏差Δｙの発生を待たなくても、巻き取りボビン８の直径の増加に合わせてインバータ部出力電圧Ｖ３が増加する。このため制御の遅れがなくなり、また補正電圧Ｖ１が小さくて済むために、ハンチング現象が小さく抑えられる。
【００３９】
なお、基本パターン２０は関数で記憶され計算で求められるものでも良く、テーブル化して記憶されているものでも良い。基本パターン２０の形は種々考えられる。例えば二乗関数であっても良く、一次関数或いは二次関数であっても良い。要するに、基本パターン２０は構造的に簡素な（大まかな）関数であって良く、トルクモータ７への印加電圧の過不足は、張力検出値に基く補正により賄われる。
【００４０】
本実施の形態では、このように２つの処理を合わせて実行し、トルクモータ７に印加される電圧Ｖ３（インバータ部出力電圧）を、常に張力一定になるように制御する。これにより、トルクモータ７に印加される電圧Ｖ３は、巻き取り経過時間Ｔの経過に従って大きくなる巻き取りボビン８の直径の大きさに合わせ、図８に示すグラフ「制御時」のように増加する。従って、電線２に係る張力は、図９に示すグラフ「制御時」のように安定し一定となる。
【００４１】
以上説明した内容をまとめると、本実施の形態による張カ一定制御のポイントは、基本パターン２０をもち、ダンサー張力検出値をフィードバックしＰＩ制御するところにあるが、制御上の出力要素としては、巻き取り側インバータ装置１０の出力電圧Ｖ３、つまりトルクモータ７への印加電圧のみを制御して張力制御をするところに特徴がある。巻き取り側インバータ装置１０の出力電圧Ｖ３の周波数は、例えば５０Ｈｚ、６０Ｈｚというようにほぼ固定でありこれを制御するものではない。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能なものである。
（１）実施の形態ではダンサー補正と基本パターン電圧加算とを併用しているが、装置の要求精度等によってはダンサー補正のみでも良い。
（２）ダンサー補正のＩゲイン可変処理は必ずしも必要ではなく、装置の要求精度等によっては固定ゲインでも良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、長手物体を巻き取る巻き取り手段がトルクモータで駆動され、前記長手物体に掛かっている張力が張力検出手段で検出される。この張力が目標値に一致するように前記トルクモータへの印加電圧が制御手段により制御される。ここで、トルクモータは、周波数を制御しなくとも、印加する電圧を調整することでトルク調整ができる扱いやすいモータである。従って、電圧だけでトルクの制御が出来るというトルクモータの利点を生かしつつ、従来の手動操作の煩わしさがなく、且つ張力がばらつくこともない巻き取り装置が実現される。
【００４４】
また、検出される張力と目標値との偏差に基づく補正電圧を制御部で生成し、巻き始め電圧、巻き終わり電圧、巻き取り経過時間によって規定される基本パターンから該巻き取り経過時間に合わせて基本パターン電圧を基本パターン演算部で演算し、補正電圧と基本パターン電圧との加算をモータへの印加電圧とする。従って、偏差の発生を待たずとも、巻き取りボビンの直径の増加に合わせてインバータ部出力電圧が増加することとなる。この結果、制御の遅れがなくなり、補正電圧も小さくて済む。これによりハンチング現象が小さく抑えられる。
【００４５】
また、請求項２記載の本発明によれば、請求項１にいう制御手段に判断部が備えられ、検出される張力が、この判断部により不感帯内にあると判断されたとき、制御部に補正電圧の保持を指令する信号を出力する。従って、張力が不感帯内にある間はトルクモータの発生トルクが不変となり、ダンサーのハンチングが防止され、動作の安定が図られる。
【００４６】
また、請求項３記載の本発明によれば、請求項１又は請求項２記載の制御手段に制御部の積分ゲインを変更する積分ゲイン変更部が備えられ、積分ゲイン変更部は、制御部に前記検出される張力の大きさに応じて積分ゲインの変更を指令する信号を出力する。従って、瞬間的な負荷変動や外乱に対して高速応答ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の巻き取り装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のインバータ装置１０等を示すブロック図である。
【図３】実施の形態のインバータ装置１０及びその操作パネル１６を取り出して示す外観図である。
【図４】ＣＰＵ１１で実現される機能を示すブロック図である。
【図５】ダンサー補正の内容を示す図である。
【図６】Ｉゲインの変更例を示す図である。
【図７】基本パターン２０の例を示す図である。
【図８】トルクモータ印加電圧Ｖ３の推移例を示すグラフである。
【図９】電線張力の推移例を示すグラフである。
【図１０】従来の巻き取り装置の例５０を示すブロック図である。
【符号の説明】
１給線ボビン
２電線
３供給側インバータ装置
４誘導電動機（ＩＭ）
５，６回転滑車
７トルクモータ
８巻き取りボビン
９スライダック
１０巻き取り側インバータ装置
１１ＣＰＵ
１２Ｅ²−ＰＲＯＭ
１３ＲＯＭ
１４ＲＡＭ
１５ダンサー
１６操作パネル
１７インバータ部
１８操作部
１９表示部
２０基本パターン
２１ＤＲＩＶＥキー
２２テンキー
２３小数点キー
２４ＥＮＴＥＲ（実行・確定）キー
２５ステップキー
２６ＰＲＯＧＲＡＭキー
２７表示切り替え／ＣＬＥＡＲキー
２８ＳＴＯＰキー
３１セグメントモニタ
３２運転モード表示ランプ
３３比較器
３４ＰＩ制御部
３５判断部
３６Ｉゲイン変更部
３７基本パターン演算部
３８加算器
３９リミッタ
４０実施の形態の巻き取り装置
５０従来の巻き取り装置の例
ＣＨ補正電圧保持指令
ＳＩＩゲイン倍率情報
Ｔ巻き取り経過時間
Ｖ１補正電圧
Ｖ２基本パターン電圧
Ｖ３インバータ部出力電圧
Ｖｓ巻き始め電圧
Ｖｅ巻き終わり電圧
Δｙ偏差[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding device, and more particularly to a winding device for winding a linear or belt-like longitudinal object such as a wire or cable, and more particularly to a winding device that uses a torque motor on the winding side.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a winding device 50 as shown in FIG. 10 is known as a winding device for winding a linear or belt-like longitudinal object such as a wire or a cable.
[0003]
A lot of electric wires 2 are wound around a supply bobbin 1 that is a source of unwinding, and this supply bobbin 1 is an induction motor (IM) 4 that is driven by a rotary power supply device such as a supply-side inverter device 3. The supply line is performed by the rotation (commercial power is normally supplied to the supply-side inverter device 3). The supplied electric wire 2 is wound around a winding bobbin 8 driven by a torque motor 7 through intermediate rotating pulleys 5 and 6.
[0004]
The output voltage of the slidac 9 is applied to the torque motor 7. Conventionally, the output voltage of the slidac 9 is manually adjusted to keep the tension at the time of winding constant (in the slidac 9). Usually, commercial power is supplied.)
[0005]
Unlike the general-purpose induction motor, the torque motor 7 does not change the speed by controlling the frequency and voltage at a constant ratio (V / f constant), but the frequency is substantially fixed (for example, 50 Hz, 60 Hz), and the voltage is This is a motor that has the feature that the generated torque can be adjusted by changing it.
[0006]
That is, in an era when inverters and the like are not widespread, by using this torque motor 7, a structurally simple device capable of managing and adjusting tension by a manual operation by a human can be constructed.
[0007]
That is, in the case of the winding device 50, if no control is performed, the tension applied to the electric wire 2 decreases with the passage of the winding elapsed time T as shown in the graph of “no control” shown in FIG. This is because the amount of electric wire wound around the take-up bobbin 8 increases and the rotational torque becomes insufficient.
[0008]
In such a state, since the tension decreases and the line sags, conventionally, the slider 9 is adjusted to increase the voltage applied to the torque motor 7 to recover the torque and keep the tension constant.
[0009]
The change of the tension applied to the electric wire 2 at the time of the manual adjustment is shown by the “manual” graph in FIG. Basically, the tension is kept close to a constant value, but varies slightly as shown in the graph depending on the timing and amount of manual adjustment.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In this conventional method, since the torque adjustment of the torque motor 7 is a manual operation, the operation easily depends on experience and intuition, and the manual operation is troublesome.
[0011]
In addition, since it is difficult to continuously adjust the applied voltage by constantly operating the apparatus, it is inevitably a stepwise adjustment operation, and improvement in winding tension accuracy cannot be expected.
[0012]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a winding device that does not have the trouble of manual operation and does not vary in tension as in manual operation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a winding means for winding the longitudinal object, and a motor that drives the winding means by changing the output torque according to the applied voltage with a fixed applied frequency. , the deviation of the tension detecting means for detecting a tension is applied to the longitudinal body, e Bei and control means for controlling the voltage applied to the previous SL motor, said control means includes a tension and a target value which is the detected And a basic pattern calculation unit for calculating a basic pattern voltage in accordance with the winding elapsed time from a basic pattern defined by the winding start voltage, winding end voltage, and winding elapsed time. And the sum of the correction voltage and the basic pattern voltage is used as the voltage applied to the motor .
[0015]
Further, an invention according to claim 2, wherein, in the invention according to the first SL mounting, said control means includes a determination unit that tension is the detection to determine whether in the dead zone, the determination unit, The gist is to output a signal for instructing the control unit to hold the correction voltage when it is determined that the detected tension is within a dead zone .
[0016]
Further, the invention according to claim 3, claim 1 or claim 2, wherein the invention odor, said control means includes an integral gain changing unit for changing the integral gain of the controller, the integral gain changing unit The gist is to output a signal for instructing the controller to change the integral gain in accordance with the detected magnitude of the tension .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a winding device 10 according to an embodiment of the present invention.
[0018]
In the figure, reference numeral 3 denotes a supply-side inverter device to which commercial power is supplied. An induction motor (IM) 4 is driven by the output of the supply-side inverter device 3 to rotate the feed bobbin 1. A large amount of electric wire 2 is wound around the supply bobbin 1, and the electric wire 2 fed out from the supply bobbin 1 is taken up by the take-up bobbin 8 through the rotary pulleys 5 and 6.
[0019]
Reference numeral 10 denotes a winding-side inverter device, which is also supplied with commercial power. A torque motor 7 is driven by the output of the winding-side inverter device 10 and rotates the winding bobbin 8. A dancer 15 is arranged between the rotary pulleys 5 and 6, detects the tension applied to the electric wire 2, and supplies the value (dancer tension detection value) to the winding-side inverter device 10.
[0020]
In FIG. 2, the structure of the winding side inverter apparatus 10 is shown.
The winding side inverter device 10 includes a CPU (central processing unit) 11, an E ² -PROM (electrically erasable programmable read only memory) 12, a ROM (read only memory) 13, a RAM (random access memory) 14, and an operation panel. 16 and an inverter unit 17. FIG. 2 also shows the torque motor 7 driven by the inverter unit 17.
[0021]
The operation panel 16 includes an operation unit 18 and a display unit 19, and is provided on the front surface of the casing of the winding side inverter device 10 as shown in FIG. 3. The operation unit 18 operates and stops the inverter unit 17. The DRIVE key 21, the numeric key 22, the decimal point key 23, the ENTER (execution / confirmation) key 24, the step key 25, the PROGRAM (program) key 26, and the display switching / CLEAR key 27 And a STOP key 28.
[0022]
The display unit 19 includes a segment monitor 31 and eight lamps (a lamp with each display of Ctrl, MPa, V,%, rpm, A, and Hz, and an operation mode display lamp 32). Each of these comprises LEDs, and the segment monitor 31 displays the operation state and parameter number, its set value, the state of the inverter unit 17 and the like.
[0023]
The CPU 11 uses the RAM 14 according to the program stored in the ROM 13 and the parameters stored in the E ² -PROM 12 to control the output voltage V3 of the inverter unit 17 so that the tension of the electric wire 2 is maintained at the target value. .
[0024]
FIG. 4 shows a functional configuration of the CPU 11 when this control is executed. In the figure, reference numeral 33 denotes a comparator which extracts a dancer home position command as a tension target value and a deviation Δy between dancer tension detection values.
[0025]
Reference numeral 34 denotes a PI control unit that performs PI control (proportional / integral control) according to the deviation Δy and outputs a correction voltage V1. Details of the PI control will be described later. Reference numeral 35 denotes a determination unit, which supplies a correction voltage holding command CH to the PI control unit 34 when the dancer tension detection value is in the dead band range of FIG. An I gain changing unit 36 supplies an I gain value that increases in proportion to the magnitude of the dancer tension detection value to the PI control unit 34. Details of the determination unit 35 and the I gain changing unit 36 will also be described later.
[0026]
Reference numeral 37 denotes a basic pattern calculation unit that outputs the basic pattern voltage V2 shown in FIG. 7 (the basic pattern 20 will be described later). An adder 38 adds the correction voltage V1 and the basic pattern voltage V2 to generate an inverter output voltage V3. Reference numeral 39 denotes a limiter. When the inverter output voltage V3 exceeds the commercial power supply voltage, the inverter output voltage V3 is limited to the commercial power supply voltage range. Since the commercial power supply voltage varies depending on the country (for example, 220 V, 230 V, 400 V, 460 volts), the commercial voltage of the country is input using the operation panel 16.
[0027]
Hereinafter, additional description will be given of the control executed by the configuration shown in FIG.
[0028]
As shown in FIG. 2, the torque motor 7 is driven by the winding side inverter device 10. In order to perform the tension absorption and the tension feedback control, a dancer (tension absorption detection device) 15 is arranged between the rotary pulleys 5 and 6, and the tension detection value from the dancer 15 is the winding side inverter device. 10 is fed back. The winding-side inverter device 10 performs constant tension control of the torque motor 7 with the output frequency fixed and only the output voltage V3 being variable.
[0029]
In this constant tension control, the two processes of dancer correction and basic pattern addition are executed together. Depending on the device, only dancer correction may be used. In order to perform dancer correction, as shown in FIG. 5, the dancer position when the tension of the electric wire 2 becomes a desired value is registered (set) in advance in the winding-side inverter device 10 as a home position command.
[0030]
This registration is performed by inputting the parameter code Cd626 and the value (voltage) of the home position command from the operation panel 16 (hereinafter, the term “parameter code” is omitted). The input parameters are stored in the E ² -PROM 12. In addition, the parameters shown in FIG. 5, that is, the control dead zone Up level (Cd651), the same Low level (Cd652), the highest and lowest dancer Up level (Cd653), and the dancer Low level (Cd654) are also registered. To do.
[0031]
Based on these parameters, the PI control unit 34 shown in FIG. 4 executes the PI control as follows. That is, first, when the dancer tension detection value is within the dead zone defined by the dead zone Up level and the low level, the determination unit 35 supplies the correction voltage holding command CH to the PI control unit 34. Thereby, the control is stopped (however, the integral calculation is maintained), the hunting of the dancer 15 is prevented, and the operation is stabilized.
[0032]
When it is out of the dead zone, the correction voltage holding command CH is not output from the determination unit 35, and the PI control unit 34 performs PI control according to preset P gain and I gain (Cd655 to Cd658 in FIG. 5), A correction voltage V1 is generated. Even when the tension detection value exceeds the dancer Up level due to the disconnection of the electric wire 2, etc., the determination unit 35 supplies the correction voltage holding command CH to the PI control unit 34, which is excessive. Prevent the output of a correction voltage.
[0033]
In the feedback control by PI control, the correction voltage V1 is calculated so that the deviation Δy between the dancer tension detection value and the dancer home position command is always eliminated. The correction voltage V1 is
[Expression 1]
V1 = Vold + Δy (P gain + I gain) (Formula 1)
(Vold is V1 calculated last time). The correction voltage V1 is added to the basic pattern voltage V2 by the adder 38, whereby the basic pattern voltage V2 is corrected and output as the inverter output voltage V3.
[0034]
By the way, the P gain and I gain of Equation 1 are normally fixed values. Here, the P gain is constant, but the I gain is variable according to the magnitude of the dancer tension detection value as shown in FIG.
[0035]
Specifically, when the variable integral gain level Cd666 is set to 1V, every time the dancer tension detection value increases by 1V, the I gain changing unit 36 to the PI control unit 34 is × 1, × 2, × 3 I gain magnification information SI is supplied, such as x, x4. The I gain is set to Cd657 or Cd658, but the PI control unit 34 converts the actual I gain to x1, x2, x3, x, x of the set value according to the I gain magnification information SI. The amount is changed to four times, and the amount related to the integration control of the correction voltage V1 is calculated.
[0036]
As a result, a high-speed response can be made to instantaneous load fluctuations and disturbances. However, this variable gain processing may not be necessary depending on the device.
[0037]
As shown in FIG. 7, the other process is to register in advance the basic pattern 20, that is, the ideal voltage change pattern to be applied to the torque motor 7, and automatically follow the winding time. In other words, the inverter output voltage V3 is increased. The basic pattern 20 is defined by the winding elapsed time T, the winding start voltage Vs, and the winding end voltage Ve. If these values are set in advance using the operation panel 16, the basic pattern calculation unit 37 is set. Performs calculation based on these set values, and outputs the basic pattern voltage V2 in accordance with the winding elapsed time T.
[0038]
When this process is added, the inverter unit output voltage V3 increases as the diameter of the winding bobbin 8 increases without waiting for the occurrence of the deviation Δy. For this reason, there is no delay in control, and the correction voltage V1 can be reduced, so that the hunting phenomenon can be suppressed to a small level.
[0039]
The basic pattern 20 may be stored as a function and obtained by calculation, or may be stored as a table. Various shapes of the basic pattern 20 are conceivable. For example, it may be a square function, a linear function or a quadratic function. In short, the basic pattern 20 may be a structurally simple (rough) function, and excess or deficiency of the voltage applied to the torque motor 7 is covered by correction based on the tension detection value.
[0040]
In the present embodiment, the two processes are executed together as described above, and the voltage V3 (inverter section output voltage) applied to the torque motor 7 is controlled so that the tension is always constant. As a result, the voltage V3 applied to the torque motor 7 increases in accordance with the diameter of the winding bobbin 8 that increases as the winding elapsed time T elapses, as shown in the graph “during control” shown in FIG. . Accordingly, the tension related to the electric wire 2 is stable and constant as in the graph “during control” shown in FIG. 9.
[0041]
Summarizing the contents described above, the point of constant tension control according to the present embodiment is to have the basic pattern 20 and feed back the dancer tension detection value to perform PI control. It is characterized in that the tension is controlled by controlling only the output voltage V3 of the winding side inverter device 10, that is, the voltage applied to the torque motor 7. The frequency of the output voltage V3 of the winding side inverter device 10 is substantially fixed, for example, 50 Hz and 60 Hz, and is not controlled.
[0042]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, the following deformation | transformation is possible.
(1) Although the dancer correction and the basic pattern voltage addition are used in combination in the embodiment, only the dancer correction may be performed depending on the required accuracy of the apparatus.
(2) The I gain variable process for the dancer correction is not necessarily required, and a fixed gain may be used depending on the required accuracy of the apparatus.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the winding means for winding the longitudinal object is driven by the torque motor, and the tension applied to the longitudinal object is detected by the tension detecting means. The applied voltage to the torque motor is controlled by the control means so that the tension matches the target value. Here, the torque motor is an easy-to-handle motor that can adjust the torque by adjusting the applied voltage without controlling the frequency. Accordingly, it is possible to realize a winding device that takes advantage of the torque motor that can control the torque only by the voltage, does not bother the conventional manual operation, and does not vary the tension.
[0044]
Further, the correction voltage based on the deviation between the tension and the target value detected generated by the control unit, the winding can start voltage, winding end voltage, winding the elapsed time by defined as when the winding has elapsed since the basic pattern makeshift The basic pattern voltage is calculated by the basic pattern calculation unit, and the addition of the correction voltage and the basic pattern voltage is set as the voltage applied to the motor. Therefore, the output voltage of the inverter section increases as the diameter of the take-up bobbin increases without waiting for the deviation to occur. As a result, control delay is eliminated and the correction voltage can be reduced. As a result, the hunting phenomenon can be kept small.
[0045]
According to the second aspect of the present invention, the control means according to claim 1 is provided with a determination unit , and when the detected tension is determined to be within the dead zone by the determination unit , the control unit is A signal for instructing to hold the correction voltage is output . Therefore, while the tension is in the dead zone, the torque generated by the torque motor is not changed, the dancer's hunting is prevented, and the operation is stabilized.
[0046]
According to the third aspect of the present invention, the control means according to the first or second aspect is provided with an integral gain changing unit that changes the integral gain of the control unit, and the integral gain changing unit is provided in the control unit. A signal for instructing the change of the integral gain is output according to the detected magnitude of the tension. Accordingly, a high-speed response can be made to instantaneous load fluctuations and disturbances.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a winding device according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing an inverter device 10 and the like according to the embodiment.
FIG. 3 is an external view of the inverter device 10 and its operation panel 16 taken out according to the embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating functions realized by a CPU 11;
FIG. 5 is a diagram showing the content of dancer correction.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of changing an I gain.
7 is a diagram illustrating an example of a basic pattern 20. FIG.
FIG. 8 is a graph showing a transition example of a torque motor applied voltage V3.
FIG. 9 is a graph showing a transition example of electric wire tension.
FIG. 10 is a block diagram showing an example 50 of a conventional winding device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supply line bobbin 2 Electric wire 3 Supply side inverter apparatus 4 Induction motor (IM)
5, 6 Rotating pulley 7 Torque motor 8 Winding bobbin 9 Slidac 10 Winding side inverter device 11 CPU
12 E ² -PROM
13 ROM
14 RAM
15 Dancer 16 Operation panel 17 Inverter section 18 Operation section 19 Display section 20 Basic pattern 21 DRIVE key 22 Numeric keypad 23 Decimal point key 24 ENTER (execute / confirm) key 25 Step key 26 PROGRAM key 27 Display switch / CLEAR key 28 STOP key 31 Segment Monitor 32 Operation mode display lamp 33 Comparator 34 PI control unit 35 Judgment unit 36 I gain changing unit 37 Basic pattern calculation unit 38 Adder 39 Limiter 40 Winding device 50 of the embodiment Example of conventional winding device CH Correction voltage Holding command SI I Gain magnification information T Winding elapsed time V1 Correction voltage V2 Basic pattern voltage V3 Inverter output voltage Vs Winding start voltage Ve Winding end voltage Δy Deviation

Claims

Winding means for winding a longitudinal object;
A motor that drives the winding means by changing the output torque according to the applied voltage with a fixed applied frequency;
Tension detecting means for detecting tension applied to the longitudinal object;
E Bei and control means for controlling the voltage applied to the previous SL motor,
The control means includes
A control unit that generates a correction voltage based on a deviation between the detected tension and a target value;
A basic pattern calculation unit that calculates a basic pattern voltage according to the winding elapsed time from a basic pattern defined by a winding start voltage, a winding end voltage, and a winding elapsed time;
The winding device characterized in that the sum of the correction voltage and the basic pattern voltage is applied to the motor.

The control means includes
A determination unit for determining whether or not the detected tension is in a dead zone;
2. The winding device according to claim 1, wherein when the determination unit determines that the detected tension is within a dead zone, the determination unit outputs a signal instructing the control unit to hold the correction voltage.

The control means includes
An integral gain changing unit for changing the integral gain of the control unit;
The winding according to claim 1, wherein the integral gain changing unit outputs a signal instructing the control unit to change the integral gain in accordance with the magnitude of the detected tension. apparatus.