JP5820302B2

JP5820302B2 - 制御装置

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Publication number: JP5820302B2
Application number: JP2012039689A
Authority: JP
Inventors: 大介平山; 顕草刈
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP2013173598A

Description

本発明は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する制御装置に関する。

紙・フィルム・金属箔などの長尺物（ウェブ）を加工する工場では、ウェブをロールから巻き出した後ローラを経由して移動させ、その移動経路上でウェブに様々な加工を施すことが多い。例えば特許文献１には、巻取からウェブを繰り出すフィードロールを備えたインフィード部と、ウェブに所定の印刷を行う印刷ユニットを備えた印刷部と、印刷後のウェブを下流に搬送する第一送りロールを有する第一アウトフィード部と、ウェブに一定ピッチの穴を加工する穴開け胴及びウェブに一定ピッチで横ミシン目を形成するミシン胴等を備えた加工部と、ウェブを搬送する第二送りロールとウェブを巻取に巻き取る巻取機とを備えた第二アウトフィード部と、を備える事務用フォーム印刷機が開示されている。

一般にウェブは、移動経路上でたるまないよう、また加工がしやすいよう、生産条件として設定された張力が与えられた状態で搬送される。したがって、ウェブを扱うシステムでは、ウェブの張力を略一定に保ちつつ略一定の速さで移動させることが必要となる。これを実現するために、ウェブ処理システムはダンサローラ又は張力検出器を備え、ウェブの設定張力を維持するよう制御を行う。ウェブ処理システムの制御装置にはフィードバック制御が採用されることが多い。

特開平４−３３２８４６号公報

ウェブを扱うシステムの設計の段階でも、モデル化やシミュレーション等により、張力又はダンサ位置フィードバックの制御パラメータの理論的な最適値を求めることはできる。しかしながら、実機とモデルとの相違等により、実際には実機を動かしながら最適な制御パラメータを探るという作業が必要になってくる。

現状多くの場合、制御パラメータの調整は熟練した調整員によって手動で行われる。しかしながら、システムの立ち上げのたびに、または扱うウェブを変更するたびにそのような手動調整を行うことは、手間である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの設定にかかる手間を低減できる制御技術の提供にある。

本発明のある態様は制御装置に関する。この制御装置は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する制御装置であって、ウェブ処理システムは２つの回転体を備え、各回転体はウェブに回転数に応じた速さを与える。本制御装置は、２つの回転体の間のウェブの張力が所定の目標値に近づくように一方の回転体の回転数と他方の回転体の回転数との差を調整する張力制御部と、所定の変更条件が満たされるか否かを判定する変更要否判定部と、変更要否判定部において変更条件が満たされたと判定された場合、張力制御部において使用される制御パラメータを変更するパラメータ変更部と、を備える。

この態様によると、制御パラメータを自動的に更新できる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの設定にかかる手間を低減できる。

実施の形態に係る制御装置を備えるウェブ処理システムの構成を示す模式図である。図１のウェブ処理システムについて制御装置をより詳細に説明する模式図である。ウェブ処理システムの各系の応答周波数を示すグラフである。図１のウェブ処理システムにおける一連の処理を示すフローチャートである。張力ＰＩ制御部のゲインの時間変化の一例を示すグラフである。変形例に係るウェブ処理システムの構成を示す模式図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係る制御装置１００を備えるウェブ処理システム２の構成を示す模式図である。ウェブ処理システム２は、ウェブ４を複数の回転体を介して所定の移動経路に沿って移動させ、移動しているウェブ４に所定の処理を施す。ウェブ４は紙やフィルムなどの帯状またはシート状の基材であり、移動経路に沿って連続的に存在する。ウェブ処理システム２は、ウェブ４を搬送し処理するウェブ処理搬送装置６と、ウェブ処理搬送装置６を駆動する駆動装置８と、を含む。

ウェブ処理搬送装置６は、巻き出しロール１０と、巻き取りロール１２と、第１張力検出器１４と、第１フィードローラ１６と、第２張力検出器１８と、第２フィードローラ２０と、第３張力検出器２２と、第３フィードローラ２４と、第４張力検出器２６と、を含む。

巻き出しロール１０には加工前のウェブ４が巻き付けられている。巻き出しロール１０は、そこから巻き出されるウェブ４に巻き出しロール１０の回転数および直径に応じた速さを与える。その速さは例えば、巻き出しロール１０の直径をＤ_１（ｍ）、回転数をＮ_１（ｒｐｍ）とすると、πＤ_１Ｎ_１／６０（ｍ／ｓ）となる。

巻き出しロール１０から巻き出されたウェブ４は第１張力検出器１４を通過する。第１張力検出器１４はウェブ４の張力を検出可能に構成される。張力検出器としては差動変圧器やロードセルを用いたものが一般的であるが張力検出器は公知であるからここでは詳述しない。

第１張力検出器１４を出たウェブ４は第１フィードローラ１６を通過する。第１フィードローラ１６は上下に対向する２つのローラにより構成され、ウェブ４はそれら２つのローラに挟まれる形で第１フィードローラ１６を通過する。ウェブ４が第１フィードローラ１６を通過する際、第１フィードローラ１６はウェブ４に、ローラの回転数および直径に応じた速さを与える。ウェブ処理上の制約でローラ間にウェブを挟み込む事が出来ない場合はローラ１６上にウェブを吸引することでローラの回転数および直径に応じた速さを与える。その速さは例えば、ローラの直径をＤ_２（ｍ）、回転数をＮ_２（ｒｐｍ）とすると、πＤ_２Ｎ_２／６０（ｍ／ｓ）となる。

第１フィードローラ１６を出たウェブ４は、第２張力検出器１８、第２フィードローラ２０、第３張力検出器２２、第３フィードローラ２４、第４張力検出器２６をこの順に通過する。巻き取りロール１２は、第４張力検出器２６を出た加工後のウェブ４を巻き取る。巻き取りロール１２は、そこに巻き取られるウェブ４に巻き取りロール１２の回転数および直径に応じた速さを与える。

ウェブ処理搬送装置６はウェブ４に所定の処理を施す。ウェブ処理搬送装置６は、巻き出しロール１０と巻き取りロール１２との間の移動経路上でウェブ４を加工してもよい。所定の処理は例えば延伸加工、成形加工、コーティング加工、ラミネート加工、スリット加工などの加工処理であってもよく、あるいはまた大型の巻き出しロール１０から複数の小型の巻き取りロール１２へウェブ４を巻き取る処理であってもよい。

駆動装置８は、巻き出しロール１０を回転駆動する第１モータ２８と、第１フィードローラ１６を回転駆動する第２モータ３０と、第２フィードローラ２０を回転駆動する第３モータ３２と、第３フィードローラ２４を回転駆動する第４モータ３４と、巻き取りロール１２を回転駆動する第５モータ３６と、実施の形態に係る制御装置１００と、を含む。

制御装置１００は、第１張力検出器１４、第２張力検出器１８、第３張力検出器２２、第４張力検出器２６のそれぞれからウェブ４の張力の測定値を取得し、取得された測定値に基づいて第１モータ２８、第２モータ３０、第３モータ３２、第４モータ３４、第５モータ３６のそれぞれを制御する。

制御装置１００はウェブ４の張力および移動の速さ（以下、ライン速度と称する）の両方についてフィードバック制御を行う。特に制御装置１００は、ライン速度が所定の目標値に近づくよう、かつ、張力が所定の目標値に近づくよう、各モータの回転数を操作する。モータの回転数が決まると対応するロールやローラの回転数も決まるので、制御装置１００はモータの回転数を通じてロールやローラの回転数を制御していると言える。

図２は、図１のウェブ処理システム２について制御装置１００をより詳細に説明する模式図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。

制御装置１００は、張力制御部１０２と、第１ライン速度制御部１０４と、第２ライン速度制御部１０６と、変更要否判定部１０８と、パラメータ演算部１１０と、初期値受付部１１２と、指令値生成部１１４と、パラメータ設定部１１６と、表示制御部１３２と、を含む。

第１ライン速度制御部１０４は、ウェブ４が第１フィードローラ１６を通過するときのライン速度である第１ライン速度Ｖ_１が速度指令値Ｖ_ＲＥＦに近づくようフィードバックにより第１フィードローラ１６の回転数を調整する。第１ライン速度制御部１０４は、第２モータ３０の回転数の指令値を示す電気信号を生成し、第２モータ３０に対して出力する。

第１ライン速度制御部１０４は、第１ライン速度Ｖ_１と速度指令値Ｖ_ＲＥＦとの差の絶対値が小さくなるように、第２モータ３０の回転数の指令値を調整する。第２モータ３０は第１ギア３８を介して第１フィードローラ１６を回転させる。したがって、第２モータ３０の回転数と第１フィードローラ１６の回転数との間にはギア比等に基づく所定の関係が存在する。これにより、第１ライン速度制御部１０４は第２モータ３０の回転数を介して第１フィードローラ１６の回転数を調整していると言える。

第１ライン速度制御部１０４は第１速度ＰＩ（Proportional Integral）制御部１１８と第１減算部１２０とを含む。
第１減算部１２０は第２モータ３０から第２モータ３０の回転数を示す電気信号を受ける。第１減算部１２０は、速度指令値Ｖ_ＲＥＦから第２モータ３０の回転数に対応する第１ライン速度Ｖ_１を減算し、その差分に応じた電圧を有する差分信号を生成する。第２モータ３０の回転数と第１ライン速度Ｖ_１との対応関係は、第２モータ３０の回転数と第１フィードローラ１６の回転数との間の対応関係および第１フィードローラ１６の回転数と第１ライン速度Ｖ_１との対応関係に基づく。

第１速度ＰＩ制御部１１８は第１減算部１２０により生成される差分信号を受け、差分信号に示される差分がゼロに近づくような制御を行う。第１速度ＰＩ制御部１１８は、第１ライン速度Ｖ１が速度指令値Ｖ_ＲＥＦよりも大きい場合は第１フィードローラ１６の回転数を減少させるよう、逆の場合は第１フィードローラ１６の回転数を増大させるよう、第２モータ３０の回転数の指令値を調整する。第１速度ＰＩ制御部１１８は調整された指令値を示す電気信号を第２モータ３０に対して出力する。第１速度ＰＩ制御部１１８におけるＰＩ制御は公知のＰＩ制御技術を使用して構成されてもよい。

第２ライン速度制御部１０６は、ウェブ４が第２フィードローラ２０を通過するときのライン速度である第２ライン速度Ｖ_２が変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤに近づくようフィードバックにより第２フィードローラ２０の回転数を調整する。第３モータ３２は第２ギア４０を介して第２フィードローラ２０を回転させる。第２ライン速度制御部１０６は第２速度ＰＩ制御部１２２と第２減算部１２４とを含む。第２速度ＰＩ制御部１２２、第２減算部１２４はそれぞれ第１速度ＰＩ制御部１１８、第１減算部１２０に対応する。

張力制御部１０２は、第１フィードローラ１６と第２フィードローラ２０との間のウェブ４の張力が張力指令値Ｔ_ＲＥＦに近づくように第１フィードローラ１６の回転数と第２フィードローラ２０の回転数との差を調整する。第２張力検出器１８は、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫを示す張力フィードバック信号を生成する。図２では、第２張力検出器１８がロードセル１８ａを用いて構成される場合が示されている。

張力制御部１０２は、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫが張力指令値Ｔ_ＲＥＦに近づくように速度指令値Ｖ_ＲＥＦに速度補正値ΔＶを加算し、変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤを生成する。第１ライン速度Ｖ_１は速度指令値Ｖ_ＲＥＦに近づき、第２ライン速度Ｖ_２は変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤに近づくので、速度指令値Ｖ_ＲＥＦと変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤとの速度差ΔＶ（＝Ｖ_ＭＯＤ−Ｖ_ＲＥＦ）は、第１ライン速度Ｖ_１と第２ライン速度Ｖ_２との差すなわち第１フィードローラ１６の回転数と第２フィードローラ２０の回転数との差に対応する。

張力制御部１０２は張力ＰＩ制御部１２６と第３減算部１２８と加算部１３０とを含む。
第３減算部１２８は第２張力検出器１８から張力フィードバック信号を受ける。第３減算部１２８は、張力指令値Ｔ_ＲＥＦから張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫを減算し、その差分に応じた電圧を有する差分信号を生成する。

張力ＰＩ制御部１２６は第３減算部１２８により生成される差分信号を受け、差分信号に示される差分がゼロに近づくような制御を行う。張力ＰＩ制御部１２６は、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫが張力指令値Ｔ_ＲＥＦよりも大きい場合は第２ライン速度Ｖ_２が小さくなるよう、逆の場合は第２ライン速度Ｖ_２が大きくなるよう、速度差ΔＶを設定する。張力ＰＩ制御部１２６は、速度差ΔＶを示す速度差信号を加算部１３０に対して出力する。張力ＰＩ制御部１２６におけるＰＩ制御は公知のＰＩ制御技術を使用して構成されてもよい。

加算部１３０は速度差信号を受け、速度指令値Ｖ_ＲＥＦと速度差ΔＶとを加算することにより得られる変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤを示す指令値信号を生成し、第２減算部１２４に出力する。

指令値生成部１１４は速度指令値Ｖ_ＲＥＦおよび張力指令値Ｔ_ＲＥＦを生成する。指令値生成部１１４は速度指令値Ｖ_ＲＥＦを示す信号を第１減算部１２０および加算部１３０に供給し、張力指令値Ｔ_ＲＥＦを示す信号を第３減算部１２８に供給する。

初期値受付部１１２は、張力制御部１０２において使用される制御パラメータの初期値を受け付ける。例えばウェブ処理システム２の管理者は制御パラメータの初期値を制御装置１００に入力し、初期値受付部１１２はそのように入力された初期値を取得する。初期値受付部１１２は、取得された初期値をパラメータ設定部１１６に渡す。
なお、初期値受付部１１２は、ウェブ４の搬送、処理が開始される前に、ウェブ処理システム２についての他のデータ、例えばギア比やロール径などの入力を受け付けてもよい。

パラメータ設定部１１６は、張力制御部１０２において使用される制御パラメータを、初期値受付部１１２によって取得された初期値に設定する。張力制御部１０２において使用される制御パラメータは、張力ＰＩ制御部１２６の比例ゲインおよび積分時定数を含む。より具体的には制御パラメータは、張力ＰＩ制御部１２６の伝達関数を
Ｐ＋（Ｉ・ｓ）^−１
と表現したときの比例ゲインＰおよび積分時定数Ｉを含む。
パラメータ設定部１１６は、張力ＰＩ制御部１２６の比例ゲインの初期値および積分時定数の初期値を示す設定信号を生成し、張力ＰＩ制御部１２６に対して出力する。

変更要否判定部１０８は、所定の変更条件が満たされるか否かを判定する。変更要否判定部１０８はウェブ４の搬送が開始されてから所定の長さの期間が経過すると、張力ＰＩ制御部１２６のゲインを増加させるべきであると判定する。変更要否判定部１０８は張力フィードバック信号を受け、第２ライン速度制御部１０６におけるフィードバックのゲイン交差角周波数ω_Ｓよりも低い周波数での張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫの振動の大きさがしきい値を超えた場合、ゲインを低減すべきであると判定する。

図３は、ウェブ処理システム２の各系の応答周波数を示すグラフである。ウェブ処理システム２の電流制御系の応答周波数５０は一般に１００（Ｈｚ）より大きい。ウェブ処理システム２の動作に係る周波数は一般に１００（Ｈｚ）より小さいので、電流制御系のゲイン交差角周波数ω_ｉに対するウェブ処理システム２の安定性は十分に確保されていると言える。

ウェブ処理システム２の速度制御系の応答周波数５２は一般に、ウェブ処理システム２の張力制御系の応答周波数５４よりも高くなるよう設定される。速度制御系の張力制御系に対する影響を低減するために、速度制御系のゲイン交差角周波数ω_ｓは、張力制御系のゲイン交差角周波数ω_ｔの数倍程度に設定されるのがよい。

ウェブ４の張力が速度制御系のゲイン交差角周波数ω_ｓ以下の周波数で大きく振動する場合、張力ＰＩ制御部１２６のゲインを下げることによって振動を解消することができる場合が多い。電流制御系のゲイン交差角周波数ω_ｉ付近での振動と張力ＰＩ制御部１２６のゲインとの関連性は比較的低い。そこで変更要否判定部１０８は、速度制御系のゲイン交差角周波数ω_ｓよりも低い周波数範囲で張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫの振動を監視し、ゲイン交差角周波数ω_ｓよりも高い周波数範囲は監視しない。変更要否判定部１０８は、振動の大きさがしきい値を超えた場合、張力ＰＩ制御部１２６のゲインを低減すべきであると判定する。

図２に戻り、パラメータ演算部１１０は、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫに基づいて、張力ＰＩ制御部１２６において使用されるべき新たな比例ゲインまたは新たな積分時定数もしくはその両方を演算する。
パラメータ演算部１１０は、変更要否判定部１０８において張力ＰＩ制御部１２６のゲインを増加させるべきであると判定された場合、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫおよびウェブ処理システム２の寸法等からウェブ４の材質の機械的特性を同定する。パラメータ演算部１１０は、張力制御系のゲイン交差角周波数ω_ｔを所望の値とするための所与の演算式に同定された機械的特性を適用することにより、新たな比例ゲインまたは新たな積分時定数もしくはその両方を導出する。
パラメータ演算部１１０は、変更要否判定部１０８において張力ＰＩ制御部１２６のゲインを低減すべきであると判定された場合、張力ＰＩ制御部１２６のゲインが所定量減少するように新たな比例ゲインまたは新たな積分時定数もしくはその両方を導出する。

パラメータ設定部１１６は、変更要否判定部１０８において変更条件が満たされたと判定された場合、張力ＰＩ制御部１２６において使用される比例ゲインまたは積分時定数もしくはその両方を、パラメータ演算部１１０によって演算された新たな対応するパラメータで更新する。パラメータ設定部１１６は、パラメータ演算部１１０によって導出された新たな比例ゲインまたは新たな積分時定数もしくはその両方を示す設定信号を生成し、張力ＰＩ制御部１２６に対して出力する。張力ＰＩ制御部１２６はこの設定信号を受信すると、自己の比例ゲインまたは積分時定数もしくはその両方を、設定信号で示されている新たな値で置き換える。

表示制御部１３２は、パラメータ設定部１１６から張力制御部１０２において使用される制御パラメータの情報を取得し、ディスプレイ１３４にその制御パラメータの値を表示させる。特に表示制御部１３２は制御パラメータが初期値から変更された場合、その旨をディスプレイ１３４に表示させる。

以上のように構成されたウェブ処理システム２の動作について説明する。
図４は、ウェブ処理システム２における一連の処理を示すフローチャートである。ウェブ４の搬送を始める前、管理者は初期値受付部１１２およびパラメータ設定部１１６を介して、張力ＰＩ制御部１２６のゲインを比較的低く設定する（Ｓ２０２）。管理者は、ウェブ処理搬送装置６のローラやロールの回転駆動を開始することにより、ウェブ４の搬送を開始する（Ｓ２０４）。制御装置１００はウェブ４の搬送開始から所定の長さの期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２０６）。期間がまだ経過していないと判定された場合（Ｓ２０６のＮ）、制御装置１００は張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫに比較的大きな振動が発生しているか否かを判定する（Ｓ２０８）。そのような振動が発生していると判定された場合（Ｓ２０８のＹ）、処理は後述のステップＳ２１６に渡される。そのような振動が発生していないと判定された場合（Ｓ２０８のＮ）、処理はステップＳ２０６に戻される。ステップＳ２０６において期間が経過したと判定された場合（Ｓ２０６のＹ）、制御装置１００は、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫおよび張力制御系のゲイン交差角周波数ω_ｔの所望の値に基づいて張力ＰＩ制御部１２６のゲインを演算する（Ｓ２１０）。制御装置１００は、張力ＰＩ制御部１２６のゲインを演算されたゲインで更新する（Ｓ２１２）。

制御装置１００は、ゲインの更新の後、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫに比較的大きな振動が発生しているか否かを判定する（Ｓ２１４）。そのような振動が発生していると判定された場合（Ｓ２１４のＹ）、制御装置１００は張力ＰＩ制御部１２６のゲインを所定量低減し（Ｓ２１６）、処理をステップＳ２１４に戻す。ステップＳ２１４において振動が発生していないと判定された場合（Ｓ２１４のＮ）、制御装置１００は管理者からウェブ搬送の終了指示を受け付けたか否かを判定する（Ｓ２１８）。そのような終了指示を受け付けたと判定された場合（Ｓ２１８のＹ）、制御装置１００はウェブ４の搬送を停止するための処理を行う。終了指示を受け付けていないと判定された場合（Ｓ２１８のＮ）、処理はステップＳ２１４に戻る。

図５は、張力ＰＩ制御部１２６のゲインの時間変化の一例を示すグラフである。図５のグラフの縦軸はゲイン、横軸はウェブ４の搬送が開始されてからの時刻を示す。搬送開始からの所定の期間ＴＰにおいて、ゲインは比較的低く設定されている。この状態では、ウェブ４の材質に依らずに振動の発生が抑制されるが、一方で外乱に対する応答性は比較的よくない。すなわち、何らかの理由で上昇したり下降したりした張力が張力指令値Ｔ_ＲＥＦに戻るのにかかる時間は比較的長い。

期間ＴＰが経過すると、ゲインは比較的高い値に設定される。この状態では、外乱に対する応答性が良くなるが、振動が発生しやすくなる。制御装置１００は期間ＴＰの後の時刻ｔ１において、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫの振動がしきい値を超えたことを検知し、ゲインを所定量ΔＧだけ低下させる。時刻ｔ１の後の時刻ｔ２において、制御装置１００は再び張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫの振動がしきい値を超えたことを検知し、ゲインを再度所定量ΔＧだけ低下させる。その後、張力検出値Ｔ_ＦＤＢＫに大きな振動は見られなくなり、ゲインの値は安定する。このゲインの安定値は、張力に大きな振動を生じさせずに（すなわち、ウェブ処理システム２の安定動作を確保しつつ）比較的高い応答性を確保できる値となっている。

本実施の形態に係る制御装置１００によると、張力制御部１０２において使用される制御パラメータは、搬送開始から一定期間が経過した場合または張力の振動が比較的大きくなった場合に自動的に更新される。これにより、張力制御部１０２のオートチューニングが可能となる。ウェブ処理システム２の管理者は、ウェブ４の搬送を開始する前に制御パラメータの初期値および機械仕様を設定するだけでよく、ウェブ４の搬送中は制御装置１００が自動的にウェブ４の特性に合わせて張力に振動が生じないように張力制御部１０２の制御パラメータを調整する。その結果、ウェブ処理システム２の立ち上げの際に専門の調整員を招聘して制御パラメータの調整を行わせる必要はなく、ウェブ処理システム２の起動にかかる時間およびコストを低減できる。

また、一般にウェブ４の材質を変えると制御パラメータの最適値も変わり制御が不安定となりうる。そこで本実施の形態に係る制御装置１００では、ウェブ４の材質の特性に基づき新たな制御パラメータが演算される。これにより、ウェブ４の材質が変更された場合でも制御パラメータは変更後の材質の特性に合わせて自動的に最適化され、制御の安定性を維持できる。

以上、実施の形態に係る制御装置１００を備えるウェブ処理システム２の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、第１ライン速度制御部１０４は速度指令値Ｖ_ＲＥＦを参照し、第２ライン速度制御部１０６は変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤを参照する場合について説明したが、これに限られず、これらは逆であってもよい。あるいはまた、張力制御部は第１ライン速度制御部の速度指令値および第２ライン速度制御部の速度指令値の両方を変更してもよい。

実施の形態では、張力検出器を使用してウェブ４の張力を直接検出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、ウェブ処理システムは張力検出器の代わりにまたはそれに加えてダンサローラ（ダンサロールとも称される）を備えてもよい。

図６は、変形例に係るウェブ処理システム２０２の構成を示す模式図である。ウェブ処理システム２０２では、ウェブ４の張力は、エアシリンダ２５２がダンサローラ２５０に与える力によって決定される。なお、エアシリンダ２５２の代わりに、一般的なエア系、電気系、質量系のアクチュエータが使用されてもよい。ダンサローラの構成は公知であるからここでは詳述しない。ウェブ処理システム２０２では、ダンサローラ２５０に与えられた力とウェブ４の張力とが釣り合うことによってダンサローラ２５０の位置が実質的に静止する。

ウェブ４の張力が変動するとこの釣り合いが崩れてダンサローラ２５０の位置が釣り合い位置から変化する。位置検出器２５４はダンサローラ２５０の位置を検出し、位置検出値Ｐ_ＦＤＢＫを示す位置フィードバック信号を生成する。

第３減算部２２８は第３減算部１２８に対応し、位置検出器２５４から位置フィードバック信号を受ける。第３減算部２２８は、位置指令値Ｐ_ＲＥＦから位置検出値Ｐ_ＦＤＢＫを減算し、その差分に応じた電圧を有する差分信号を生成する。

補償器２２６は張力ＰＩ制御部１２６に対応し、第３減算部２２８により生成される差分信号を受け、差分信号に示される差分がゼロに近づくよう速度差ΔＶを設定する。補償器２２６は、速度差ΔＶを示す速度差信号を加算部２３０に対して出力する。補償器２２６において使用される制御パラメータは実施の形態と同様に変更される。

加算部２３０は加算部１３０に対応し、補償器２２６から速度差信号を受け、速度指令値Ｖ_ＲＥＦと速度差ΔＶとを加算することにより得られる変更速度指令値Ｖ_ＭＯＤを示す指令値信号を生成し、第２減算部１２４（図６では不図示）に出力する。

変形例に係るウェブ処理システム２０２によると、２台のモータの速度差を制御することによりウェブ張力を変化させることが出来るので、ダンサローラ２５０の位置を目標位置（釣り合い位置）に一定に保つ（すなわち実質的に静止させる）ことができる。このようにダンサローラ２５０の位置を一定に保つことは、ウェブ４の張力を一定に保つことに対応する。ダンサローラ２５０に与えられる力は設定したい張力に応じた一定の力である。

２ウェブ処理システム、４ウェブ、６ウェブ処理搬送装置、８駆動装置、１００制御装置、１０２張力制御部、１０４第１ライン速度制御部、１０６第２ライン速度制御部、１０８変更要否判定部、１１０パラメータ演算部、１１６パラメータ設定部。

Claims

移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する制御装置であって、前記ウェブ処理システムは２つの回転体を備え、各回転体はウェブに回転数に応じた速さを与え、本制御装置は、
２つの回転体の間のウェブの張力が所定の目標値に近づくように一方の回転体の回転数と他方の回転体の回転数との差を調整する張力制御部と、
所定の変更条件が満たされるか否かを判定する変更要否判定部と、
前記変更要否判定部において変更条件が満たされたと判定された場合、前記張力制御部において使用される制御パラメータを変更するパラメータ変更部と、
ウェブの移動の速さが所定の目標速さに近づくようフィードバックにより回転体の回転数を調整する速さ制御部と、を備え、
前記変更要否判定部は、前記速さ制御部におけるフィードバックのゲイン交差角周波数よりも低い周波数での張力の振動の振幅の大きさがしきい値を超えた場合、変更条件が満たされたと判定することを特徴とする制御装置。
２つの回転体の間のウェブの張力に基づいて、前記張力制御部において使用されるべき新たな制御パラメータを演算するパラメータ演算部をさらに備え、
前記パラメータ変更部は、前記張力制御部において使用される制御パラメータを、前記パラメータ演算部によって演算された新たな制御パラメータで更新することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する機能をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムであって、前記ウェブ処理システムは２つの回転体を備え、各回転体はウェブに回転数に応じた速さを与え、本コンピュータプログラムは、
２つの回転体の間のウェブの張力が所定の目標値に近づくように一方の回転体の回転数と他方の回転体の回転数との差を調整する機能と、
所定の変更条件が満たされるか否かを判定する機能と、
変更条件が満たされたと判定された場合、前記調整する機能において使用される制御パラメータを変更する機能と、
ウェブの移動の速さが所定の目標速さに近づくようフィードバックにより回転体の回転数を調整する機能と、を前記コンピュータに実現させ、
前記判定する機能は、前記回転数を調整する機能におけるフィードバックのゲイン交差角周波数よりも低い周波数での張力の振動の振幅の大きさがしきい値を超えた場合、変更条件が満たされたと判定することを特徴とするコンピュータプログラム。