JP4573883B2 - クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置及びその制御システム - Google Patents

Description

この発明は紙、フィルム、糸、ワイヤなどの長尺材の巻出し又は巻取り、中間の、材料の張力を制御するためのパウダクラッチ・ブレーキやヒステリシスクラッチ・ブレーキ等の制御に用いるクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置とその制御システムに関するものである。

特許文献１に示される従来のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置においては、外部からのアナログ信号、デジタルパラレル信号と設定変更信号の組合わせによる設定、及びシリアル信号による電流設定のみが行えることが開示されている。またこれらの指令に対して過去に設定された指令値を記憶する手段はなく、現在に設定された指令のみが有効となることが開示されている。また外部表示設定器については開示されていない。

特開２００５−３０５３１号公報

この発明の対象となる紙、フィルム、糸、ワイヤなどの長尺材の巻出し又は巻取り、中間の張力制御を行う機械では、制御軸が１軸では無く複数軸の場合も多い。従来のクラッチ・ブレーキ制御用パワーアンプ装置においては、複数台の設定を行うときは、１台１台ごとに設定を行わなければならないため、複数台のパワーアンプ装置の設定を行う時に煩わしく、時間も要していた。また、それぞれ各パワーアンプ装置を集中管理、設定、モニタすることが出来なかった。

また、従来装置では、本体の表示設定機能や極めて限られた表示設定パネルを外部に接続できる接続機能を有するだけであった。このために外部の設定表示パネルはユーザが自由に操作画面の操作表示デザインを変更することが出来ず、表示画面の構成も自由に出来なかった。

更に、従来装置では機械にかけられる材料の変更による電流設定変更が生じた場合、そのつど電流設定自体を外部から変更する必要が有った。またこのために外部に別の設定記憶及び切替装置を必要とした。さらにアナログ入力指令による電流設定の場合はアナログ入力フィルタの影響で迅速な設定変更が実現できないと言う問題が有った。

この発明は、上記のような点に鑑み、ユーザが自由にデザインしたプログラマブル表示器を用いて複数台のパワーアンプ装置への同時設定や、モニタが行え、また新たなユーザが画面データを作成せずに本体内蔵の操作パネルのみで複雑な設定も簡単に行えるクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置とその制御システムを提供することを目的とする。

この発明のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置は、プログラマブルコントローラのプログラマブル表示器と通信が可能な通信機能と、上記プログラマブル表示器との通信手順を制御する通信手順制御機能と、上記通信手順制御機能により内部のメモリに記憶されたクラッチまたはブレーキ制御用の各種設定データを、上記プログラマブルコントローラが接続されている様に上記プログラマブル表示器に表示し、或いは上記プログラマブル表示器から設定することが可能なプログラマブルコントローラ通信模擬機能とを有し、上記プログラマブル表示器からの設定表示操作と、本体に備えた設定表示手段からの設定表示操作とを選択的に行えるようにした。

この発明のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置よれば、ユーザが自由にデザインしたプログラマブル表示器を用いて複数台のパワーアンプ装置への同時設定や、モニタが行えると共に、設定に最低限必要な画面データをメーカが提供すれば新たなユーザは画面データを作成せずに本体内蔵の操作パネルのみで複雑な設定も簡単に行うことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。

まず、実施の形態１のパワーアンプ装置単体について説明する。
図１は実施の形態１に係るクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置１００の外形図で、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は下面図である。
セグメント表示部１１は装置の状態や演算結果の表示、各種設定の設定項目や設定値を表示するため手段である。キースイッチ１２は７セグメント表示部１１に表示される表示の切替や設定値の変更操作を行うための設定手段である。外部接続用端子１３はクラッチ・ブレーキ用制御の定電流出力、各種アナログ指令、各種接点入力指令、電源入力などの配線を接続するための端子である。

プログラマブル表示器接続用コネクタ１４はプログラマブルコントローラのプログラマブル表示器用通信ケーブルを接続するためのコネクタである。
このコネクタ１４にはプログラマブルコントローラのプログラマブル表示器とのＲＳ−４２２通信を行うための信号、プログラマブル表示器が接続された事を検出するための信号が入出力される。また小形プログラマブル表示器接続の為の５Ｖ電源も接続されているために、５Ｖ電源方式の小形プログラマブル表示器が接続されて場合にはこのコネクタを接続するだけでプログラマブル表示器への電源供給が行える。また中大形プログラマブル表示器を接続する場合には、通信ラインのみ表示器へ接続し、プログラマブル表示器への電源供給は別電源から行うことも出来る。このコネクタに接続できるプログラマブル表示器は通信信号がＲＳ−４２２に準拠していることが必要である。

パラレルデジタル信号入力接続用コネクタ１５は外部からデジタルのＯＮ／ＯＦＦ信号により出力電流指令を行う為の入力端子である。またこのコネクタ１５からの入力切替え指令は機能切替え設定により、装置の内部メモリにあらかじめ設定した複数の出力電流設定値や同様に内部メモリにあらかじめ設定した慣性補償ゲインを切替える為の入力指令機能にも変更することができる。

ＲＳ−４８５通信用端子１６は複数台のパワーアンプ装置１００相互のデータ通信用ケーブル接続用端子である。この端子に接続する機器の信号仕様はＲＳ−４８５で定められたものであることが必要である。またこの端子の通信手順はプログラマブルコントローラの相互通信手順に準拠しており、プログラマブルコントローラとパワーアンプ装置の通信も可能である。またパソコンなどでこの通信手順に合致した通信プログラムを実行すればパソコンなどとの通信も可能である。

ＲＳ−４８５通信用終端抵抗切替スイッチ１８はＲＳ−４８５通信信号の反射を吸収するための終端抵抗をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチで、通信ラインの両端に位置した装置のみ終端抵抗をＯＮする。

通信信号確認用ランプ１７はＲＳ−４８５通信用端子台７に入力された通信信号のＨ／Ｌレベルが入替わるたびに点滅をして通信信号が動作していることを確認するためのランプである。このランプは送信信号確認用と受信信号確認用それぞれの信号が確認できる。

メモリカセット１９は取外し可能な外部メモリでパワーアンプ装置の各種設定が外部に記憶できる。内部の設定メモリとこのメモリカセット１９間の設定の交互コピーが行えるようになっており、別のパワーアンプ装置への設定コピーや故障した時のためにメモリカセットにも設定をバックアップしメンテナンス性を高める為に用いることが出来る。また内部メモリと外部カセットで各種設定の記憶先の優先を設定出来るために一時的な設定変更や設定の復帰にも使用できる。

次に、実施の形態１に係るクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置１００の内部構成について説明する。
図２において、マイクロコンピュータ２０はこのパワーアンプ装置１００の演算制御やメモリ管理通信処理などを行うプログラムを実行する。
内部不揮発性メモリ２２は電源が切れても記憶を保持できるメモリでパワーアンプ装置１００の数々の設定データや動作切替え設定などを記憶する。またパワーアンプ装置１００の回路が固有に持つハードウェア特性のバラツキを補正するための、ハードウェア固有値も記憶している。このハードウェア固有値は出荷試験などで特性を測定し、その値を記憶したものである。

この内部不揮発性メモリ２２に記憶されたデータは電源ＯＮ時に内部揮発性メモリ２１に読出され、設定変更のタイミングや電源ＯＦＦ時に再び記憶保持される。また同様にメモリカセット１９内のメモリも不揮発性メモリが採用されている。マイクロコンピュータ２０はデータをそれぞれのメモリに切替えて書込みまたは呼出しが行える。
アナログ−デジタル変換器２３はこのパワーアンプ装置に入力されたアナログ指令をデジタル値に変換し、デジタル−アナログ変換器２４はマイクロコンピュータ２０で演算した指令値をアナログ出力として変換する。

定電流増幅器２５はクラッチ・ブレーキ制御用出力の増幅器でマイクロコンピュータ２０からのアナログ指令によりクラッチ・ブレーキの励磁コイルに流れる電流を一定に制御・増幅する。
定電流増幅器２５は、電流検出手段と検出した電流と出力指令とを比較制御する手段と、その結果を増幅する増幅器で構成されているが、それぞれの手段はマイクロコンピュータ２０内部で処理するか、ハードウェアで処理するかはケースバイケースである。よって定電流増幅器２５の内部構成と定電流制御の構成だけでなく、増幅形式や、ＰＷＭ制御を行うかシリーズ制御を行うかは、この発明において本質的なことではない。また、定電流制御に代えて定電圧制御を行っても良い。

さらに、パワーアンプ装置１００内部のデータ処理のブロックを図３により説明する。
ＲＳ−４２２通信機能２６はＲＳ−４２２シリアル通信の信号を定められたタイミングで送信したり、受信したりする機能であり、一般的にはマイクロコンピュータ２０に内蔵したハードウェアで実現する場合もある。
ＲＳ−４２２通信手順２７は前記ＲＳ−４２２通信機能２６を制御し、シリアル送受信の手順制御を行う機能である。パワーアンプ装置１００の場合はＲＳ−４２２通信として、図２のプログラマブル表示器接続用コネクタ１４に接続されるプログラマブル表示器とのシリアル送受信手順を制御する事になる。

このＲＳ−４２２通信手順２７はプログラマブルコントローラのプログラム接続用通信と同じ通信手順を使用する。またプログラマブル表示器接続確認手段２９によりパワーアンプ装置１００はプログラマブル表示器がハードウェア的に接続されたかを確認出来る。

一般的にプログラマブルコントローラのプログラマ接続用通信の通信手順はプログラマブルコントローラのメーカごとに各社異なるが、メジャーメーカのうちどれかの通信手順に合致すればプログラマブル表示器との通信手順は一致させることが可能である。それはプログラマブル表示器側で各社メジャーなプログラマブルコントローラメーカのプログラマ接続用通信仕様に対応できるような通信手順の切替え手段を有しているからである。

プログラマブルコントローラ通信模擬機能２８はプログラマブル表示器とパワーアンプ装置１００の内部メモリとの相互変換を行う機能である。プログラマブル表示器はプログラマブルコントローラとの通信初期化の時にプログラマブルコントローラの接続確認を行う。例えばプログラマブルコントローラの機種コードの読出しや各種通信要素（ひとつひとつのデータやＯＮ／ＯＦＦ信号）の停電保持範囲等がそれで、この接続確認が正常に終了しないと、プログラマブル表示器はプログラマブルコントローラとの通信を始めない。

またプログラマブル表示器は各種通信要素の指定を要素番号や定められたメモリアドレス、コード番号を通信手順２７に載せて指定してくるために、パワーアンプ装置１００ではプログラマブルコントローラのアドレスでアドレッシングされたこの通信データをパワーアンプ装置１００のメモリのアドレスに変換する必要がある。またパワーアンプ装置１００からの送信データは、パワーアンプ装置１００のメモリのモニタや設定情報をプログラマブルコントローラの送信するデータと同じ形でプログラマブル表示器に送信しなければならない。
このＲＳ−４２２通信手順２７とプログラマブルコントローラ通信模擬機能２８を組合わせて実現することで、パワーアンプ装置１００がプログラマブル表示器から見ると、あたかもプログラマブルコントローラで有るかの様に振る舞い、相互の通信が確立できる。

ＲＳ−４８５通信機能３０はＲＳ−４２２シリアル通信の信号を定められたタイミングで送信したり、受信したりする機能であり、ＲＳ−４２２通信機能２６と同様にＲＳ−４８５シリアル通信の信号を定められたタイミングで送信したり、受信したりする機能で信号の仕様はＲＳ−４２２通信機能２６とは１対１通信か多対多通信のみが異なる。一方ＲＳ−４８５通信手順３１はＲＳ−４２２通信のプログラマ接続用通信とは異なり様々な通信手順が存在する。従ってマイクロコンピュータはＲＳ−４８５通信手順３１で実行する通信手順を切替えて使用する。パワーアンプ装置１００の場合はプログラマブルコントローラが有している相互通信手順を２種類切替える事が出来る。

揮発性メモリ２１は電源がＯＦＦすると記憶内容が消滅するメモリで、一時的な記憶を行う。キー入力により変更されたデータは入力値として適正な範囲のデータで有ることを確認後、この揮発性メモリ２１に一旦記憶され、パワーアンプ装置１００はこの設定データにより動作演算を行う。また設定データはいくつかの設定変更が行われたタイミングで不揮発性メモリ２２へ停電保持される。またプログラマブル表示器からの設定データも一旦揮発性メモリ２１へ記憶し、設定の種類や範囲を判断した後、正規の設定データのアドレスへ記憶される。また内部演算した結果や入力演算値などの表示データは揮発性メモリ２１へ記憶され、キー操作によって表示される。同様にプログラマブル表示器からの要求が有れば通信データとして一時記憶され、次にプログラマブル表示器へ送信される。
このように通信送受信データを一旦揮発性メモリ２１に記憶するのは、通信方式がシリアル通信の場合データ時系列を経て送信又は受信されるためである。またパワーアンプ装置相互間の通信についてもプログラマブル表示器と同様なやりとりで一時記憶メモリへ記憶される。

図４はパワーアンプ装置１００の設定モニタ項目一覧である。ここで連番１から１６はモニタデータ項目で１７から１４４迄は設定データ項目になる。また連番２０１から２０８迄はＯＮ／ＯＦＦモニタデータ項目で、２０９から２１６はＯＮ／ＯＦＦ設定項目になっている。
この表のデバイス番号とはプログラム表示器とのやりとりを行う時のプログラマブルコントローラのデータ要素に対応したデータ番号である。例えばプログラマブル表示器でＤ０のデータをモニタするとパワーアンプ装置１００の出力％モニタが行え、プログラマブル表示器からＤ１６にデータを書込むとパワーアンプ装置１００の内部トルク（張力）設定０にデータが設定される。

この表を元にプログラマブル表示器で表示画面の設計デザインを行えば、ユーザが自由に設定表示画面を作成することが出来る。またパワーアンプ装置メーカがあらかじめ設定モニタ用のプログラマブル表示器のデザインデータを用意し、ユーザがそれをプログラマブル表示器へインストールして利用することも可能である。さらにパワーアンプ装置メーカが用意したプログラマブル表示器のデザインデータをユーザがパソコンで追加変更することも可能である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２として、この発明に係るパワーアンプ装置１００を複数台用いたコイル巻線機制御システムについて説明する。
まず、図５によりコイル巻線機のしくみについて説明する。図５において、コイル巻線機２００は原材料ボビン３に巻かれた電線５をコイルボビン８へ巻取モータ７で巻取る装置である。この時の電線５の張り具合は巻上がったコイルの精度や品質を左右することになるために、電線５の張り具合を制御する必要がある。この電線５の張り具合を制御する部分がテンションユニット１である。このテンションユニット１にはプーリが付けられた電磁ブレーキ２が設置されており、この電磁ブレーキ２にパワーアンプ装置１００を接続し、このパワーアンプ装置１００が電磁ブレーキ２の励磁電流を一定または変化させることにより電線５の張り具合を制御する。

一般的にコイル巻線機２００に使用される電磁ブレーキ２はヒステリシス式ブレーキが多く使用される。それはこの様なコイル巻線機では機械の加減速が早く、回転部分の慣性が電線の張り具合に影響を与えるために、回転部分の慣性モーメントが出来るだけ小さいヒステリシス式ブレーキが適しているからである。従ってブレーキの慣性モーメントの影響が少ない加減速の遅い機械や電線５が太い場合は、パウダ式ブレーキが使用される場合もある。

ガイド６は電線５がコイルボビン８へ整列して巻けるように左右へ移動し電線５をトラバースするためのものである。さらに電線５をコイルボビン８のピンに絡げる時にはこのガイド６により絡げ動作も行う。コイルボビン８へ巻線が行われる工程としては、ピン絡げ→加速→巻線及びトラバース→減速→ピン絡げ→電線切断→コイルボビン交換の順序で繰返し動作が行われる。
電線５の張力はそれぞれの工程で異なるために、パワーアンプ装置１００の励磁電流をそれぞれの工程ごとに変化させて電磁ブレーキ２のブレーキ力を変化させる。

さらにコイル巻線機２００では１台の機械に複数個のコイルを巻けるようになっているものも多く、このような場合はそれぞれのコイルボビン８に対応してテンションユニット１が必要である。またこのテンションユニット１の電磁ブレーキ２を励磁するパワーアンプ装置１００も複数台必要である。このようにコイル巻線機２００では複数台のパワーアンプ装置１００を同時に操作し同時に電磁ブレーキ２に励磁する電流を可変させることが必要である。

次に、図６及び図7により従来のパワーアンプ装置を用いた場合と、この発明のパワーアンプ装置を用いた場合のコイル巻線機制御システムについて比較説明する。
図６の従来例では電磁ブレーキ２にパワーアンプ装置４が各１台接続されており、パワーアンプ装置４への電流指令切替装置９からコイル巻線機の各工程での電磁ブレーキ２のブレーキ力に対応して励磁電流の切替えが行われる。
この電流指令切替装置９は各工程での電磁ブレーキ２の励磁電流を各工程に設定した値で記憶し上位の装置から切替指令が来たら、そのタイミングで巻線機の工程に対応した電流値の指令をパワーアンプ装置４へ指令する。またこの電流指令切替装置９は巻線機で使用するコイルの品種によりそれに従った設定をあらかじめ保管し、品種の切替も行える様になっている場合もある。
この図６の従来例では電流指令切替装置９は小形プログラマブルコントローラと小形プログラマブル表示器で構成したが、巻線機のメーカによっては専用の電流指令切替装置９を用いている場合もある。

これに対して図７のこの発明によるパワーアンプ装置１００を用いたコイル巻線機制御システムにおいては、パワーアンプ装置１００はあらかじめいくつかの品種に対応した電流設定や慣性補償設定を内蔵し、かつ設定は小形プログラマブル表示器１０によりそれぞれのパワーアンプ装置１００を個別又は一括で各パワーアンプ装置に対して設定変更が行える為に図６の電流指令切替え装置９は必要無く直接上位の制御装置からの切替え指令を実現できる。さらにパワーアンプ装置１００間の相互通信と上位のプログラマブルコントローラとの通信仕様を一致させた場合はＩ／Ｏによる接続無しに、相互間通信のみでも切替えが行える。またコイルの品種による設定切替がパワーアンプ装置１００の持っている設定数を越えた場合は、小形プログラマブル表示器１０の機能として内蔵されているレシピ機能を用いれば、小形プログラマブル表示器１０のメモリの制限範囲で拡張も可能である。

図８は図７のようなコイル巻線機制御システムにおいて、互いに接続された複数台のパワーアンプ装置１００間の相互通信手順を説明した図である。このパワーアンプ装置間の通信要素は全て数値データで局番により要素番号が割振られている。この場合、各局は４つのデータ要素を受持つ事になる。各局間の通信のやりとりは全て親局がマスタとして制御する事になる。

通信全体の流れの説明により各局のデータ受渡しについて説明する。
（Ａ）マスタ局がパラメータ送信を行い、変更要求するデータの範囲を指定する。パワーアンプ装置１００の場合は４要素のデータ変更要求を設定する。これを受けた子局は自分が送信するデータを準備する。（Ｂ）次にマスタ局は自分のデータを各子局へ送信する。パワーアンプ装置１００の場合はＤ０００〜００３迄の４つのデータに当たる。（Ｃ）次にマスタ局は子局１に対して送信要求を出す。（Ｄ）これを受けた子局１は自局のデータを送信する。
パワーアンプ装置１００の場合はＤ１００〜０１３迄のデータで、親局と他の子局はこのデータを受けて子局１のデータとして保管する。この手順を子局１→子局２→・・・→子局７→子局１と周期的に繰返すことにより、各局の通信データは全ての局に共有する事が出来る。

パワーアンプ装置１００では、局番に役割と優先を付けてプログラマブル表示器からのデータや親局からの指定データを子局とやりとりできるようにした。これによりパワーアンプ装置１００では親局のデータをＤ０００＝局番指定、Ｄ００１＝パラメータ番号、Ｄ００２＝パラメータ内容、Ｄ００３＝接点指令とした。また子局１をプログラマブル表示器接続専用局番にし、Ｄ０１０＝局番指定、Ｄ０１１＝パラメータ番号、Ｄ０１２＝パラメータ内容、Ｄ０１３＝接点指令とした。
さらに子局２〜以降はＤ０＊０＝出力％モニタ、Ｄ０＊１＝パラメータ番号、Ｄ０＊２＝パラメータ内容、Ｄ０＊３＝接点モニタ（＊は子局番号）にした。親局及び子局１の局番指定は書込みや読出しを行いたい局番号を指定し、パラメータ番号は図４の設定一覧表の連番を設定する。またこのパラメータ番号に対応したデータをパラメータ内容とする。

例えば、子局へデータ設定を行いたいときには設定変更したい子局番号、設定項目、設定データを親局又は子局１のデータとして送信する。するとこれを受取った該当の小局は設定データ変更を行う。また全子局へデータを設定したい場合はＤ０００＝局番指定又はＤ０１０＝局番指定に“０”ゼロを設定する。これを受取った全ての子局はパラメータ番号に対応した設定をパラメータ内容に対応したデータに設定変更をする。さた子局からのデータを読出したいときはＤ００１＝パラメータ番号あるいはＤ０１１＝パラメータ番号に１０００を加えた数値を設定する。これに対応して子局は現在の設定値をＤ０＊１＝パラメータ番号、Ｄ０＊２＝パラメータ内容に書込む。

次に、パワーアンプ装置１００の自局番決定方法について説明する。
このパワーアンプ装置の相互通信では親局が局番０、プログラマブル表示器のデータは局番１に占有して割付ける。このうち親局である局番０はパワーアンプ装置間の相互通信を制御するために通信ラインに必ず１台必要である。
そこでこの発明のパワーアンプ装置１００では設定パラメータとしての局番設定以外に通信ラインに接続されたパワーアンプ装置のどれかを自動的に親局に振舞うようにする。

図９はパワーアンプ装置１００の自局番の決め方を表したフローである。また図１０はパワーアンプ装置１００の局番割振り例を表した図である。このように自局番号を決定することで相互間通信の親局が決定できる。

さらにパワーアンプ装置１００は機械装置へ組付け時に必須となる設定項目を優先的に設定できる“初期設定モード”という操作モードを有している。この設定モードはパワーアンプ装置１００が出荷後から初期設定項目が設定完了されるまでに振舞う操作モードで、接続されるクラッチ・ブレーキの形名や定格電流、各種入出力の選択など機械装置の仕様が決定すればどのパワーアンプ装置にも同じ設定を行わなければならない基本の設定項目ばかりの操作を行えるようにしたものである。

また、この“初期設定モード”は切替えて解除されると“初期設定モード”で設定が行える設定項目を含めた、その他の設定項目も設定可能な通常の操作モードになる。“初期設定モード”ともうひとつの“通常操作モード”を切替えるためには、別途切替スイッチを設けても良いが、パワーアンプ装置１００の場合は接続するクラッチ・ブレーキの機種設定が行われた後、次の電源切り、入りで切替るようになっている。また再び初期設定モードを行いたい場合には、出荷時の状態に設定メモリを初期化すれば良い。

パワーアンプ装置１００は開梱後の状態では前記“初期設定モード”となるが、この時は同機械に設置された他のパワーアンプ装置に対してもすべて同じ初期設定を行いたい。そこで機械設置後パワーアンプ装置相互の通信が確立されていた際、一台のパワーアンプ装置の設定操作により、相互通信が確立されたパワーアンプ装置全てに対して同じ設定が転送される様にする。

１台のパワーアンプ装置の操作とはパワーアンプ装置にプログラマブル表示器が接続された事あるいはパワーアンプ装置内蔵の表示設定手段を操作中あるいは操作後１０秒と決め、この条件に合ったパワーアンプ装置を自動的に親局番０に割振る事にする。これが図９のＳ９０１又はＳ９０３の条件である。プログラマブル表示器が接続されていないときはＳ９０２に分岐するが、パネル操作中又は操作後１０秒以内で有れば再びＳ９０３に分岐する事になる。初期設定モードでは自局番の設定は行えないので初期値として設定されている局番２の設定は変更されていない。

従って親局とするパワーアンプ装置の場合、初期設定モードではＳ９０５に分岐する。次に初期設定モードである場合はＳ９０７へ分岐し自局番を０にする。一方プログラマブル表示器が接続されていないパワーアンプ装置や操作が行われないパワーアンプ装置では設定された初期値の局番として振舞う。“初期設定モード”が解除された後は、各１台１台の局番指定を変更すれば良い。この時にパワーアンプ装置相互通信回線のどれか１台を親局に設定することで相互通信が確立できる。
この結果、図１０の様な局番割振りが行える。
なお、図１１は、この発明のパワーアンプ装置１００に対する初期設定項目の一例を示すものである。

また、この相互通信の通信方式や通信手順はプログラマブルコントローラ間の通信手段に準じておりパワーアンプ装置相互の通信回線にプログラマブルコントローラを接続する事も可能である。例えば親局としてプログラマブルコントローラを設定すればプログラマブルコントローラから通信回線に接続されたパワーアンプ装置へ設定やモニタが行える。

図６の様なコイル巻線機用パワーアンプ装置接続例で制御を行った場合には、上述したとおり、ピン絡げ→加速→巻線及びトラバース→減速→ピン絡げ→電線切断→コイルボビン交換の順序の工程を繰返すので、ブレーキの励磁電流を変更する必要が頻繁に発生する。従来のパワーアンプ装置では全ての設定は内蔵されたボリュームやスイッチや外部からのパラレル信号やアナログ信号により動作する。
またブレーキやクラッチのトルクはパワーアンプ装置の外部から指令を受けないと変更できないので、必ず電流指令切替装置９が必要になり、ここで励磁電流の指令値を持ちここからの信号でパワーアンプ装置の出力を切替える必要があった。

しかしパワーアンプ装置１００では設定をメモリで記憶しており、あらかじめ記憶した設定を切替さえすれば、図６の様に電流指令切替装置９をパワーアンプ装置外に設置する必要はない。パワーアンプ装置１００では切替え指令として、パラレルＯＮ／ＯＦＦ指令かプログラマブル表示器からの切替え、相互間通信による切替えが使用できる。また図５の様な巻線機械２００では上述した様にまたこの励磁電流の変更は出来るだけ迅速に行えることが望ましい。

これに対しても従来のパワーアンプ装置では励磁電流の設定は全て外部から行われるためにパワーアンプ装置内へ一旦設定を取込む操作が必要であったが、この発明のパワーアンプ装置１００では設定をメモリで記憶しており、あらかじめ記憶した設定を切替えさえすればデータを取込む必要は無い。特にアナログ指令を可変させて電流指令切替えを行う場合には、アナログ入力にノイズなど高周波をカットするためにフィルタなどを挿入し、指令の信頼性を高めることもあり、巻線機械の場合出来るだけ急峻にブレーキの励磁電流の変化をさせたいが、急峻な応答性は望めない。

この発明のパワーアンプ装置１００の場合は図１２の様な制御ブロックの様に内部で各設定の演算を行う。これは機械側の変化する要素やバラツキを補正するためである。ここで図１２のブロック図では内部（記憶）トルク設定３２はひとつのブロックで書かれているが、内部トルク設定切替え３４に書かれているように、設定切替え指令により１６個の設定を切替えることができる事に注目して欲しい。これは機械側が前述のようにいくつかの工程を繰返すからである。

一方、機械の加減速時は機械機構が持っているイナーシャの影響で張力の変動が現れる。このイナーシャによる加減速の張力変動を抑制するには図１３の様に張力変動と逆位相の指令を張力制御しているクラッチやブレーキへ与えれば良い。この制御出力と逆位相の指令は加減速時の直前の出力に対し一定倍のゲインとして働くようにする。
このためにパワーアンプ装置１００では慣性補償ゲイン機能を備えている。パワーアンプ装置１００の場合、この機能へ慣性補償ゲイン設定３３を入力する時はアナログ指令、内部メモリに記憶した設定から選択できるが、内部メモリによる設定を用いた場合には前述したトルク設定と同様に１６個の設定をあらかじめ記憶設定することができる、またこれらの切替えもトルク設定と同様に行える。

この発明の実施の形態１に係るクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置の外形図である。 実施の形態１に係るクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置の内部構成図である。 実施の形態１に係るクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置の内部データ処理のブロック図である。 実施の形態１に係るパワーアンプ装置の設定モニタ項目一覧を示す図である。 コイル巻線機のしくみを説明するための概略図である。 従来のコイル巻線機用パワーアンプ装置の接続例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るコイル巻線機用パワーアンプ装置の接続例を示す図である。 実施の形態２におけるパワーアンプ装置間通信手順を説明した図である。 実施の形態２におけるパワーアンプ装置の自局番の決め方を表したフロー図である。 実施の形態２におけるパワーアンプ装置の自局番の例を示す図である。 実施の形態２におけるパワーアンプ装置の初期設定項目を示す図である。 実施の形態２におけるパワーアンプ装置の制御機能ブロック図である。 機械の加減速時の制御出力の制御方法を示す説明図である。

符号の説明

１ テンションユニット、２ 電磁ブレーキ、３ 原材料ボビン、４ パワーアンプ装置、５ 電線、６ ガイド、７ 巻取モータ、８ コイルボビン、９ 電流指令切替装置、１０ 小形プログラマブル表示器、１１ ７セグメント表示、１２ キースイッチ、１３ 外部接続用端子、１４ プログラマブル表示器接続用コネクタ、１５ パラレルデジタル信号入力接続用コネクタ、１６ ＲＳ−４８５通信用端子、１７ パワーアンプ相互間通信信号確認用ランプ、１８ ＲＳ−４８５通信用終端抵抗切替スイッチ、１９ メモリカセット、２０ マイクロコンピュータ、２１ 内部揮発性メモリ、２２ 内部不揮発性メモリ、２３ アナログ−デジタル変換器、２４ デジタル−アナログ変換器、２５ 定電流増幅器、２６ ＲＳ−４２２通信機能、２７ ＲＳ−４２２通信手順、２８ プログラマブルコントローラ通信模擬機能、２９ プログラマブル表示器接続確認手段、３０ ＲＳ−４８５通信機能、３１ ＲＳ−４８５通信手順、３２ 内部トルク設定、３３ 慣性補償ゲイン設定、３４ 内部トルク設定切替え
１００ パワーアンプ装置、２００ コイル巻線機

Claims (9)

1. プログラマブルコントローラのプログラマブル表示器と通信が可能な通信機能と、上記プログラマブル表示器との通信手順を制御する通信手順制御機能と、上記通信手順制御機能により内部のメモリに記憶されたクラッチまたはブレーキ制御用の各種設定データを、上記プログラマブルコントローラが接続されている様に上記プログラマブル表示器に表示し、或いは上記プログラマブル表示器から設定することが可能なプログラマブルコントローラ通信模擬機能とを有し、
   上記プログラマブル表示器からの設定表示操作と、本体に備えた設定表示手段からの設定表示操作とを選択的に行えるようにした
   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。
2. 同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置との通信が行える交互通信手段を備え、上記同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置に対し同時に指令を与える通信と、上記同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置に対し個別に指令を与える通信を選択的に行えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
3. 上記プログラマブル表示器が接続された場合に、上記交互通信手段に対して自局番号以外に上記プログラマブル表示器が接続された局で有ることを示す占有の局番号を割振ることを特徴とする請求項２記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
4. 上記交互通信手段として、プログラマブルコントローラの交互通信手段を採用したことを特徴とする請求項２または３記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
5. クラッチまたはブレーキ制御用の複数の出力電流設定データを記憶すると共に、外部からの設定切替指令により上記記憶された上記出力電流設定データを切替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
6. 上記クラッチまたはブレーキの加減速時に出力電流を設定する複数の慣性補償ゲイン設定データを記憶すると共に、外部からの上記クラッチまたはブレーキの加減速のタイミング入力指令により、上記慣性補償ゲインを切替えることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか一つに記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置。
7. 外部からの制御指令に応じて複数のクラッチまたはブレーキの動作をそれぞれ制御する同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置を含み、
   上記各クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置は、
   プログラマブルコントローラのプログラマブル表示器と通信が可能な通信機能と、上記プログラマブル表示器との通信手順を制御する通信手順制御機能と、上記通信手順制御機能により内部のメモリに記憶されたクラッチまたはブレーキ制御用の各種設定データを、上記プログラマブルコントローラが接続されている様に上記プログラマブル表示器に表示し、或いは上記プログラマブル表示器から設定することが可能なプログラマブルコントローラ通信模擬機能と、
   同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置との通信が行える交互通信手段とを有し、
   上記同一機能を有する複数台のパワーアンプ装置のうち、選択された一つを親局とし、上記交互通信手段を介して、該親局の設定操作により上記同一機能を有する他のパワーアンプ装置に対するデータ設定を一括して行えるようにした
   クラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置の制御システム。
8. 上記親局は、上記プログラマブル表示器が接続されたか、あるいは上記パワーアンプ装置に内蔵の表示設定手段を操作中あるいは操作後所定時間経過したことを条件に選択されるようにしたことを特徴とする請求項７記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプ装置の制御システム。
9. 使用上必須となる設定項目だけを優先して設定可能な第一の設定操作モードと、全ての設定項目の設定可能な第二の操作設定モードを選択的に行えるようにしたことを特徴とする請求項７または８記載のクラッチ・ブレーキ用パワーアンプの制御システム。

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