JP6230197B2 - 張力制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、張力制御装置に関する。

スプールに装着された材料の巻き取り操作および巻き戻し操作を実行しているときに、材料にかかる張力を一定に制御する張力制御装置が提案されている。スプールに装着された材料の巻き取り操作および巻き戻し操作を実行しているときに材料にかかる張力は、材料の厚み等の寸法品質にかかわる。材料にかかる張力を一定に制御できると、材料の寸法品質を一定水準に維持することができる。

例えば、材料にかかる張力を一定に制御するために、スプールを駆動する電動機のトルクが制御される。電動機のトルクを制御するトルク制御部は、例えば、張力分トルク、機械損失トルク、スプール分加減速補償トルク、およびコイル分加減速補償トルクに基づいて制御用トルクを算出する。

ここで、機械損失トルクは、張力制御装置の調整員などにより事前に手動で測定される。また、スプール分加減速補償トルクを得るために必要な係数、およびコイル分加減速補償トルクを得るために必要な係数は、理論的計算式により事前に手動で算出される。

しかし、張力制御を実際に行うと、理論的計算式により算出された各係数に基づいて求められた各加減速補償トルクが実際の値とは異なる。そのため、スプールの回転速度が加速あるいは減速されると、材料にかかる張力が変動する。そのため、調整員などは、スプール分加減速補償トルクを得るために必要な係数、およびコイル分加減速補償トルクを得るために必要な係数をより適した値に調整する必要がある。調整員の作業の削減や、材料にかかる張力の変動の抑制が望まれる。

特開平６−２０６６５５号公報

本発明の実施形態は、調整員の作業を削減することができる、あるいは材料にかかる張力の変動を抑制することができる張力制御装置を提供する。

実施形態によれば、張力分トルクと、機械損失トルクと、スプール分加減速補償トルクと、コイル分加減速補償トルクと、を加算した設定トルクを算出し、前記設定トルクまたは基準トルクに基づいて前記電動機のトルクを制御し、前記材料にかかる張力を制御する張力制御装置であって、加減速補償トルク係数自動測定装置と、スプール分加減速トルク算出部と、コイル分加減速トルク算出部と、加算器と、を備えた張力制御装置が提供される。前記張力分トルクは、材料に設定された設定張力に基づいて算出される。前記機械損失トルクは、電動機に連結されたスプールであって前記材料の巻かれたコイルが装着されるスプールの機械損失トルクである。前記スプール分加減速補償トルクは、前記材料の速度が加速または減速する場合において前記張力分トルクを加減算する。前記コイル分加減速補償トルクは、前記材料の速度が加速または減速する場合において前記張力分トルクを加減算する。前記基準トルクは、前記スプールの基準回転速度と前記電動機の実回転速度とに基づいて算出される。前記加減速補償トルク係数自動測定装置は、前記コイルが前記スプールに装着された状態において前記張力の制御を実行しているときに、第１の係数および前記第２の係数の少なくともいずれかを自動で測定する。前記第１の係数は、前記スプール分加減速補償トルクを算出するための係数である。前記第２の係数は、前記コイル分加減速補償トルクを算出するための係数である。前記スプール分加減速トルク算出部は、前記スプールの基準加速度と前記第１の係数とに基づいて前記スプール分加減速補償トルクを算出する。前記コイル分加減速トルク算出部は、前記基準加速度と前記第２の係数とに基づいて前記コイル分加減速補償トルクを算出する。前記加算器は、前記張力分トルクと、前記機械損失トルクと、前記スプール分加減速補償トルクと、前記コイル分加減速補償トルクと、を加算し前記設定トルクを算出する。

本発明の実施形態によれば、調整員の作業を削減することができる、あるいは材料にかかる張力の変動を抑制することができる張力制御が提供される。

本発明の実施の形態にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。 比較例にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。 材料の基準速度と時間との関係の一例を例示するグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。
図２は、比較例にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。

本実施形態にかかる張力制御装置１００は、比較例にかかる張力制御装置１００ａと比較して、加減速補償トルク係数自動測定装置２０ａを備える。つまり、本実施形態にかかる張力制御装置１００は、加減速補償トルク係数自動測定装置２０ａを備える一方で、比較例にかかる張力制御装置１００ａは、加減速補償トルク係数自動測定装置を備えていない。

図１に表した張力制御装置１００のハードウェア構成は、一例であり、実施形態に係る張力制御装置１００の一部、又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路又はＩＣ（Integrated Circuit）チップセットとして実現してもよい。各機能ブロックについては、個別にプロセッサ化してもよいし、各機能ブロックの一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法については、ＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。実施形態では、複数の装置が有線又は無線で接続されたシステム構成を例示するが、その一部又は全部を備えた１つの装置として構成されてもよい。

機械負荷１は、電動機２により回転駆動される。機械負荷１は、材料１ｃが巻かれたコイル１ａと、スプール１ｂと、を有する。電動機２の実回転速度（回転数）Ｗ１は、速度検出器３により検出される。電動機２は、駆動回路としての電力変換器４により回転駆動される。

コイル１ａから繰り出される材料１ｃの実張力Ａ１、またはコイル１ａ状に巻き取られる材料１ｃの実張力Ａ１は、張力検出器５で測定されて張力制御部６へ送出（送信）される。張力制御部６には、張力設定器７から送信された設定張力ＡＳが入力される。張力制御部６は、実張力Ａ１と設定張力ＡＳとに基づいて張力補正値ＡＣを算出して出力する。

第１の加算器８は、張力制御部６から送信された張力補正値ＡＣと、張力設定器７から送信された設定張力ＡＳと、を加算して基準張力ＡＲ（＝ＡＣ＋ＡＳ）を算出し、トルク変換部９へ印加（送信）する。
トルク変換部９は、外部から設定されたコイル１ａの直径ＤＣと、第１の加算器８から送信された基準張力ＡＲと、に基づいて張力分トルクＴＡを算出して、第２の加算器１０へ送信する。

回転数変換部１１は、外部から設定された材料１ｃの基準速度（ライン搬送速度）ＶＲをコイル１ａの直径ＤＣに基づいて基準回転速度ＷＲに変換する。
機械トルク関数発生回路１２は、回転数変換部１１から送信された基準回転速度ＷＲに対応する機械負荷１の機械損失トルク（メカロストルク）ＴＬを第２の加算器１０へ送信する。

微分回路１３は、回転数変換部１１から送信された基準回転速度ＷＲを微分して基準加速度αＲを算出し、スプール分加減速トルク算出部１４へ送信する。

スプール分加減速トルク算出部１４は、微分回路１３から送信された基準加速度αＲにスプール分加減速補償トルクＴＭを得るために必要な係数（スプール分加減速補償トルク係数ＫＭ：第１の係数）を乗算してスプール分加減速補償トルクＴＭを算出し第２の加算器１０へ送信する。スプール分加減速トルク算出部１４の動作については、後述する。

スプール分加減速補償トルクＴＭとは、材料１ｃの速度が加速する場合において、材料１ｃに設定された設定張力ＡＳを発生させるために電動機２に加える張力分トルクＴＡに対して加算する補償トルクである。あるいは、スプール分加減速補償トルクＴＭとは、材料１ｃの速度が減速する場合において、材料１ｃに設定された設定張力ＡＳを発生させるために電動機２に加える張力分トルクＴＡに対して減算する補償トルクである。具体的には、スプール分加減速補償トルクＴＭとは、コイル１ａが装着されていないスプール１ｂの慣性モーメント（ＧＤ１）と、電動機２自体の慣性モーメント（ＧＤ２）と、を加算した合計の慣性モーメント（ＧＤ１＋ＧＤ２）に基準加速度αＲを乗算した値に比例する値である。

コイル分加減速トルク算出部１５は、微分回路１３から送信された基準加速度αＲにコイル分加減速補償トルクＴＢを得るために必要な係数（コイル分加減速補償トルク係数ＫＢ：第２の係数）を乗算してコイル分加減速補償トルクＴＢを算出し第２の加算器１０へ送信する。コイル分加減速トルク算出部１５の動作については、後述する。

コイル分加減速補償トルクＴＢとは、材料１ｃの速度が加速する場合において、材料１ｃに設定された設定張力ＡＳを発生させるために電動機２に加える張力分トルクＴＡに対して加算する補償トルクである。あるいは、コイル分加減速補償トルクＴＢとは、材料１ｃの速度が減速する場合において、材料１ｃに設定された設定張力ＡＳを発生させるために電動機２に加える張力分トルクＴＡに対して減算する補償トルクである。具体的には、コイル分加減速補償トルクＴＢとは、直径（外径）ＤＣを有するコイル１ａ（材料）自体の慣性モーメント（ＧＤ３）に基準加速度αＲを乗算した値に比例する値である。

第２の加算器１０は、張力分トルクＴＡ、機械損失トルクＴＬ、スプール分加減速補償トルクＴＭ、及びコイル分加減速補償トルクＴＢを加算し、設定トルクＴＳ（＝ＴＡ＋ＴＬ＋ＴＭ＋ＴＢ）としてトルク制御部１６へ送信する。

回転速度制御部１７には、限界速度設定器１８から限界回転速度Ｗｍが入力されている。これは、電動機２をトルク制御で駆動する場合において、材料破断時に、電動機２の回転速度が急激に上昇したり、電動機２が逆転することを未然に防止するためである。

回転速度制御部１７は、速度検出器３から帰還（送信）された実回転速度Ｗ１が限界回転速度Ｗｍ未満の場合には、実回転速度Ｗ１と基準回転速度ＷＲとに基づいて基準トルクＴＲを算出してトルク制御部１６へ送信する。

トルク制御部１６は、第２の加算器１０から送信された設定トルクＴＳおよび回転速度制御部１７から送信された基準トルクＴＲのうち、実回転速度Ｗ１をより抑える方のトルクを選択して、その選択したトルク（設定トルクＴＳまたは基準トルクＴＲ）を制御用トルクＴＣとして電力変換器４へ送信する。電力変換器４は、トルク制御部１６から送信された制御用トルクＴＣに基づいて電動機２を駆動制御する。その結果、材料１ｃの張力が設定張力ＡＳに制御される。

ここで、図２に表した比較例にかかる張力制御装置１００ａでは、例えば張力制御装置１００ａの調整員などが、トルク制御部１６へ入力される設定トルクＴＳを決定するために必要な機械損失トルクＴＬを事前に手動で測定する必要がある。また、調整員などは、スプール分加減速補償トルクＴＭを得るために必要な係数（スプール分加減速補償トルク係数ＫＭ）、およびコイル分加減速補償トルクＴＢを得るために必要な係数（コイル分加減速補償トルク係数ＫＢ）を調整する必要がある。

なお、図２に表した比較例にかかる張力制御装置１００ａでは、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢは、次のようにして算出される。すなわち、まず、スプール１ｂや電動機２などの機械設計データ値、および材料１ｃの理論比重データ値に基づいて慣性モーメントを算出する。これらの値に基づいて、理論的計算手法によりスプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを算出する。

図２に表した比較例にかかる張力制御装置１００ａでは、スプール分加減速トルク算出部１４は、微分回路１３から送信された基準加速度αＲに理論的計算式より求めたスプール分加減速補償トルク係数ＫＭを乗算してスプール分加減速補償トルクＴＭを算出して第２の加算器１０へ送信する。コイル分加減速トルク算出部１５は、理論的計算式より求めたコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを乗算してコイル分加減速補償トルクＴＢを算出して第２の加算器１０へ送信する。

しかし、張力制御を実際に行うと、理論的計算式により算出されたスプール分加減速補償トルク係数ＫＭに基づいて算出されたスプール分加減速補償トルクＴＭが実際の値とは異なる。また、張力制御を実際に行うと、理論的計算式により算出されたコイル分加減速補償トルク係数ＫＢに基づいて算出されたコイル分加減速補償トルク係数ＫＢが実際の値とは異なる。そのため、スプール１ｂの回転速度が加速あるいは減速されると、材料１ｃにかかる張力が変動する。そのため、調整員などは、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢをより適した値に調整する必要がある。

これに対して、本実施形態にかかる張力制御装置１００は、加減速補償トルク係数自動測定装置２０ａを備える。
加減速補償トルク係数自動測定装置２０ａは、加速分張力補正算出部２１ａと、加速分トルク係数判定部２２ａと、減速分張力補正算出部２１ｂと、減速分トルク係数判定部２２ｂと、を有する。

加速分張力補正算出部２１ａは、張力制御において、材料１ｃを装着したスプール１ｂが加速を開始した時点の張力補正値ＡＣと、基準加速度αＲが最大加速度となった時点の張力補正値ＡＣと、の間の差（加速分張力補正値）ＡＨａを算出し記憶する。張力補正値ＡＣは、張力制御部６から送信される。

加速分トルク係数判定部２２ａは、予め設定された制御係数判定径ＤＪと、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、に基づいて、係数を自動で測定する対象を、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢおよびスプール分加減速補償トルク係数ＫＭのいずれに設定するかを判断する。言い換えれば、加速分トルク係数判定部２２ａは、予め設定された制御係数判定径ＤＪと、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、に基づいて、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢおよびスプール分加減速補償トルク係数ＫＭのいずれを自動で更新するかを判断する。

加速分トルク係数判定部２２ａは、係数を自動で測定する対象をスプール分加減速補償トルク係数ＫＭに設定すると、加速分張力補正算出部２１ａから送信された加速分張力補正値ＡＨａと、理論的計算式により求めたスプール分加減速補償トルクＴＭｃ（スプール分加減速補償トルクＴＭの理論的計算値）と、に基づいてスプール分加減速補償トルク係数ＫＭを算出し記憶する。
一方で、加速分トルク係数判定部２２ａは、係数を自動で測定する対象をコイル分加減速補償トルク係数ＫＢに設定すると、加速分張力補正算出部２１ａから送信された加速分張力補正値ＡＨａと、理論的計算式により求めたコイル分加減速補償トルクＴＢｃ（コイル分加減速補償トルクＴＢの理論的計算値ＴＢｃ）と、に基づいてコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを算出し記憶する。

減速分張力補正算出部２１ｂは、張力制御において、材料１ｃを装着したスプール１ｂが減速を開始した時点の張力補正値ＡＣと、基準加速度αＲが最大減速度となった時点の張力補正値ＡＣと、の間の差（減速分張力補正値）ＡＨｂを算出し記憶する。張力補正値ＡＣは、張力制御部６から送信される。

減速分トルク係数判定部２２ｂは、予め設定された制御係数判定径ＤＪと、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、に基づいて、係数を自動で測定する対象を、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢおよびスプール分加減速補償トルク係数ＫＭのいずれに設定するかを判断する。言い換えれば、減速分トルク係数判定部２２ｂは、予め設定された制御係数判定径ＤＪと、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、に基づいて、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢおよびスプール分加減速補償トルク係数ＫＭのいずれを自動で更新するかを判断する。

減速分トルク係数判定部２２ｂは、係数を自動で測定する対象をスプール分加減速補償トルク係数ＫＭに設定すると、減速分張力補正算出部２１ｂから送信された減速分張力補正値ＡＨｂと、理論的計算式により求めたスプール分加減速補償トルクＴＭｃと、に基づいてスプール分加減速補償トルク係数ＫＭを算出し記憶する。
一方で、減速分トルク係数判定部２２ｂは、係数を自動で測定する対象をコイル分加減速補償トルク係数ＫＢに設定すると、減速分張力補正算出部２１ｂから送信された減速分張力補正値ＡＨｂと、理論的計算式により求めたコイル分加減速補償トルクＴＢｃと、に基づいてコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを算出し記憶する。

このようにして、加速分トルク係数判定部２２ａは、係数を自動で測定する対象を判断すると、スプール分加減速トルク算出部１４に対してスプール分加減速補償トルク係数ＫＭを設定し、コイル分加減速トルク算出部１５に対してコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを設定する。

スプール分加減速トルク算出部１４は、微分回路１３から送信された基準加速度αＲに加速分トルク係数判定部２２ａまたは減速分トルク係数判定部２２ｂから送信されたスプール分加減速補償トルク係数ＫＭを乗算してスプール分加減速補償トルクＴＭを算出する。
コイル分加減速トルク算出部１５は、微分回路１３から送信された基準加速度αＲに加速分トルク係数判定部２２ａまたは減速分トルク係数判定部２２ｂから送信されたコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを乗算してコイル分加減速補償トルクＴＢを算出する。

次に、本実施形態の加減速補償トルク係数自動測定装置の動作について説明する。
図３は、材料の基準速度と時間との関係の一例を例示するグラフ図である。

材料１ｃにかかる実張力Ａ１が設定張力ＡＳに精度よく制御されるためには、トルク制御部１６に対して正確な設定トルクＴＳが印加される必要がある。正確な設定トルクＴＳを得るためには、機械損失トルクＴＬと、スプール分加減速補償トルクＴＭを得るために実際に必要なスプール分加減速補償トルク係数ＫＭと、コイル分加減速補償トルクＴＢを得るために必要なコイル分加減速補償トルク係数ＫＢと、を測定する必要がある。

まず、加速時のスプール分加減速補償トルクＴＭに対する係数（スプール分加減速補償トルク係数ＫＭ）及び加速時のコイル分加減速補償トルクＴＢに対する係数（コイル分加減速補償トルク係数ＫＢ）の測定について説明する。

図３に表した第１の時間Ｔ１のように、張力制御において、基準速度ＶＲを一定の加速レートで上昇させる。加速分張力補正算出部２１ａは、加速開始時の張力補正値ＡＣと、基準加速度αＲが最大加速度となった時点の張力補正値ＡＣと、を取り込み、最大加速度時の張力補正値ＡＣと、加速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨａを算出する。

加速分トルク係数判定部２２ａは、最大加速度時の張力補正値ＡＣと、加速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨａを取り込み、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、制御係数判定径ＤＪと、を比較する。

「コイル１ａの直径ＤＣ＞制御係数判定径ＤＪ」の関係が成り立つ場合には、加速分トルク係数判定部２２ａは、最大加速度時の張力補正値ＡＣと、加速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨａをコイル分加減速補償トルク係数ＫＢの算出パラメータに設定する。コイル分加減速補償トルク係数ＫＢの算出パラメータに設定された差ＡＨａは、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢを算出する演算の係数に用いられる。

一方で、「コイル１ａの直径ＤＣ＜制御係数判定径ＤＪ」の関係が成り立つ場合には、加速分トルク係数判定部２２ａは、最大加速度時の張力補正値ＡＣと、加速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨａをスプール分加減速補償トルク係数ＫＭの算出パラメータに設定する。スプール分加減速補償トルク係数ＫＭの算出パラメータに設定された差ＡＨａは、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭを算出する演算の係数に用いられる。

加速分トルク係数判定部２２ａは、最大加速度時の張力補正値ＡＣと加速開始時の張力補正値ＡＣとの間の差ＡＨａと、スプール分加減速補償トルクＴＭの理論的計算値ＴＭｃと、に基づいて、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭを式（１）により算出する。また、加速分トルク係数判定部２２ａは、最大加速度時の張力補正値ＡＣと加速開始時の張力補正値ＡＣとの間の差ＡＨａと、コイル分加減速補償トルクＴＢの理論的計算値ＴＢｃと、に基づいて、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢを式（２）により算出する。

ＫＭ＝ＫＭａ−｛（ＡＨａ／ＴＭｃ）＊１００００｝ ・・・式（１）
ＫＢ＝ＫＢａ−｛（ＡＨａ／ＴＢｃ）＊１００００｝ ・・・式（２）

式（１）中の「ＫＭａ」は、前回の測定値（前回のスプール分加減速補償トルク係数ＫＭ）である。式（２）中の「ＫＢａ」は、前回の測定値（前回のコイル分加減速補償トルク係数ＫＢ）である。スプール分加減速補償トルク係数ＫＭは、スプール分加減速トルク算出部１４においてスプール分加減速補償トルクＴＭに対する係数として設定される。コイル分加減速補償トルク係数ＫＢは、コイル分加減速トルク算出部１５においてコイル分加減速補償トルクＴＢに対する係数として設定される。

続いて、減速時のスプール分加減速補償トルクＴＭに対する係数（スプール分加減速補償トルク係数ＫＭ）及び減速時のコイル分加減速補償トルクＴＢに対する係数（コイル分加減速補償トルク係数ＫＢ）の測定について説明する。

図３に表した第３の時間Ｔ３のように、張力制御において、基準速度ＶＲを一定の加速レートで下降させる。減速分張力補正算出部２１ｂは、減速開始時の張力補正値ＡＣと、基準加速度αＲが最大減速度となった時点の張力補正値ＡＣと、を取り込み、最大減速度時の張力補正値ＡＣと、減速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨｂを算出する。

減速分トルク係数判定部２２ｂは、最大減速度時の張力補正値ＡＣと、減速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨｂを取り込み、材料１ｃのコイル１ａの直径ＤＣと、制御係数判定径ＤＪと、を比較する。

「コイル１ａの直径ＤＣ＞制御係数判定径ＤＪ」の関係が成り立つ場合には、減速分トルク係数判定部２２ｂは、最大減速度時の張力補正値ＡＣと、減速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨｂをコイル分加減速補償トルク係数ＫＢの算出パラメータに設定する。コイル分加減速補償トルク係数ＫＢの算出パラメータに設定された差ＡＨｂは、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢを算出する演算の係数に用いられる。

一方で、「コイル１ａの直径ＤＣ＜制御係数判定径ＤＪ」の関係が成り立つ場合には、減速分トルク係数判定部２２ｂは、最大減速度時の張力補正値ＡＣと、減速開始時の張力補正値ＡＣと、の間の差ＡＨｂをスプール分加減速補償トルク係数ＫＭの算出パラメータに設定する。スプール分加減速補償トルク係数ＫＭの算出パラメータに設定された差ＡＨｂは、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭを算出する演算の係数に用いられる。

減速分トルク係数判定部２２ｂは、最大減速度時の張力補正値ＡＣと減速開始時の張力補正値ＡＣとの間の差ＡＨｂと、スプール分加減速補償トルクＴＭの理論的計算値ＴＭｃと、に基づいて、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭを式（３）により算出する。また、減速分トルク係数判定部２２ｂは、最大減速度時の張力補正値ＡＣと減速開始時の張力補正値ＡＣとの間の差ＡＨｂと、コイル分加減速補償トルクＴＢの理論的計算値ＴＢｃと、に基づいて、コイル分加減速補償トルク係数ＫＢを式（４）により算出する。

ＫＭ＝ＫＭａ−｛（０−ＡＨｂ／ＴＭｃ）＊１００００｝ ・・・式（３）
ＫＢ＝ＫＢａ−｛（０−ＡＨｂ／ＴＢｃ）＊１００００｝ ・・・式（４）

式（１）中の「ＫＭａ」は、前回の測定値（前回のスプール分加減速補償トルク係数ＫＭ）である。式（２）中の「ＫＢａ」は、前回の測定値（前回のコイル分加減速補償トルク係数ＫＢ）である。スプール分加減速補償トルク係数ＫＭは、スプール分加減速トルク算出部１４においてスプール分加減速補償トルクＴＭに対する係数として設定される。コイル分加減速補償トルク係数ＫＢは、コイル分加減速トルク算出部１５においてコイル分加減速補償トルクＴＢに対する係数として設定される。

本実施形態によれば、スプール１ｂにコイル１ａを装着した状態で、実際に材料１ｃに対する張力制御を実施しながら、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを測定することができる。つまり、スプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを張力制御の動作中に自動的に測定することができる。

そのため、調整員などがスプール分加減速補償トルク係数ＫＭおよびコイル分加減速補償トルク係数ＫＢを手動で測定したり、設定したり、調整したりする必要はない。これにより、調整員などの作業を削減することができる。また、調整員の個人差や誤設定等の人為的要因を排除することができる。
さらに、設計図や材料仕様等を用いて予め技術者が理論的に算出した理論的計算値ＴＭｃ、ＴＢｃと比較して、実際の機械装置や材料１ｃ（コイル１ａ）に対応したより正しいスプール分加減速補償トルクＴＭおよびコイル分加減速補償トルクＴＢを得ることができる。これにより、機械負荷１の加速時および機械負荷１の減速時において、スプール分加減速補償トルクＴＭの誤差およびコイル分加減速補償トルクＴＢの誤差に起因する張力の変動を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 機械負荷、 １ａ コイル、 １ｂ スプール、 １ｃ 材料、 ２ 電動機、 ３ 速度検出器、 ４ 電力変換器、 ５ 張力検出器、 ６ 張力制御部、 ７ 張力設定器、 ８ 第１の加算器、 ９ トルク変換部、 １０ 第２の加算器、 １１ 回転数変換部、 １２ 機械トルク関数発生回路、 １３ 微分回路、 １４ スプール分加減速トルク算出部、 １５ コイル分加減速トルク算出部、 １６ トルク制御部、 １７ 回転速度制御部、 １８ 限界速度設定器、 ２０ａ 加減速補償トルク係数自動測定装置、 ２１ａ 加速分張力補正算出部、 ２１ｂ 減速分張力補正算出部、 ２２ａ 加速分トルク係数判定部、 ２２ｂ 減速分トルク係数判定部、 αＲ 基準加速度、 １００ 張力制御装置、 １００ａ 張力制御装置、 Ａ１ 実張力、 ＡＣ 張力補正値、 ＡＨａ 加速分張力補正値、 ＡＨｂ 減速分張力補正値、 ＡＲ 基準張力、 ＡＳ 設定張力、 ＤＣ 直径、 ＤＪ 制御係数判定径、 ＫＢ コイル分加減速補償トルク係数、 ＫＭ スプール分加減速補償トルク係数、 ＴＡ 張力分トルク、 ＴＢ コイル分加減速補償トルク、 ＴＣ 制御用トルク、 ＴＬ 機械損失トルク、 ＴＭ スプール分加減速補償トルク、 ＴＭｃ、ＴＢｃ 理論的計算値、 ＴＲ 基準トルク、 ＴＳ 設定トルク、 ＶＲ 基準速度、 Ｗ１ 実回転速度、 ＷＲ 基準回転速度、 Ｗｍ 限界回転速度

Claims (4)

1. 材料に設定された設定張力に基づいて算出される張力分トルクと、
   電動機に連結されたスプールであって前記材料の巻かれたコイルが装着されるスプールの機械損失トルクと、
   前記材料の速度が加速または減速する場合において前記張力分トルクを加減算するスプール分加減速補償トルクと、
   前記材料の速度が加速または減速する場合において前記張力分トルクを加減算するコイル分加減速補償トルクと、
   を加算した設定トルクを算出し、前記設定トルクまたは前記スプールの基準回転速度と前記電動機の実回転速度とに基づいて算出される基準トルクに基づいて前記電動機のトルクを制御し、前記材料にかかる張力を制御する張力制御装置であって、
   前記コイルが前記スプールに装着された状態において前記張力の制御を実行しているときに、前記スプール分加減速補償トルクを算出するための第１の係数および前記コイル分加減速補償トルクを算出するための第２の係数の少なくともいずれかを自動で測定する加減速補償トルク係数自動測定装置と、
   前記スプールの基準加速度と前記第１の係数とに基づいて前記スプール分加減速補償トルクを算出するスプール分加減速トルク算出部と、
   前記基準加速度と前記第２の係数とに基づいて前記コイル分加減速補償トルクを算出するコイル分加減速トルク算出部と、
   前記張力分トルクと、前記機械損失トルクと、前記スプール分加減速補償トルクと、前記コイル分加減速補償トルクと、を加算し前記設定トルクを算出する加算器と、
   を備えた張力制御装置。
2. 前記加減速補償トルク係数自動測定装置は、
   前記コイルが前記スプールに装着された状態において、前記スプールが加速を開始した時点の張力補正値と、前記基準加速度が最大加速度となった時点の張力補正値と、の間の差に基づいて加速分張力補正値を算出する加速分張力補正算出部と、
   前記加速分張力補正値と前記コイルの直径と予め設定された制御係数判定径とに基づいて、前記第１の係数および前記第２の係数のいずれを自動で測定するかを判断する加速分トルク係数判定部と、
   前記コイルが前記スプールに装着された状態において、前記スプールが減速を開始した時点の張力補正値と、前記基準加速度が最大減速度となった時点の張力補正値と、の間の差に基づいて減速分張力補正値を算出する減速分張力補正算出部と、
   前記減速分張力補正値と前記直径と前記制御係数判定径とに基づいて、前記第１の係数および前記第２の係数のいずれを自動で測定するかを判断する減速分トルク係数判定部と、
   を有する請求項１記載の張力制御装置。
3. 前記加速分トルク係数判定部は、前記直径が前記制御係数判定径よりも小さい場合には、前記第１の係数を算出するパラメータとして前記加速分張力補正値を設定し、前記直径が前記制御係数判定径よりも大きい場合には、前記第２の係数を算出するパラメータとして前記加速分張力補正値を設定する請求項２記載の張力制御装置。
4. 前記減速分トルク係数判定部は、前記直径が前記制御係数判定径よりも小さい場合には、前記第１の係数を算出するパラメータとして前記減速分張力補正値を設定し、前記直径が前記制御係数判定径よりも大きい場合には、前記第２の係数を算出するパラメータとして前記減速分張力補正値を設定する請求項２または３に記載の張力制御装置。

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