JPH0462982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は紙や鋼板等のコイル状に巻かれた材
料（以下、コイル材とする）の加工処理設備にお
ける制御装置に係り、特に巻戻し及び巻取り装置
間で材料に張力を与えながら巻戻すコイル材の巻
戻し制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１７図は紙であるコイル材を巻戻す巻戻し制
御装置の一般的構成を示す。

同図によれば、巻戻しコイル１を出た紙は巻取
りロール２を経て巻取りコイル３に巻取られる。
巻戻しコイル１は電動機４で、巻取りロール２は
電動機５で駆動される。各電動機４，５はパルス
ゼネレータ６，７を具えており、それぞれ巻戻し
コイル１及び巻取りロール２の回転数を検出す
る。

この場合、紙の走行速度及び張力を一定に制御
すべく速度制御装置１１及び電流制御装置２１を
具えている。

速度装置１１は、設定器１２の与える設定速度
とパルスゼネレータ７の出力を制御信号に変換す
る速度検出器１３の出力とを比較し、その偏差に
基づいて電動機５を駆動する。

電流制御装置２１は、出力電流を入力側に帰還
し電流設定器２２の出力と比較し、その偏差に基
づいて電動機４を駆動する。

この電流制御装置２１により電動機４に一定電
流を強襲しても、巻戻しコイル１から紙が次々と
払出されてゆくにつれてコイル径は小さくなり、
紙に加わる張力は変化してしまう。従つて、この
変化を抑えるため、巻戻し電動機４の界磁電流を
コイル径に応じて変化させ、巻戻しコイル１のコ
イル径Ｄに電動機４の界磁磁束を比例（Dα）
させる様に制御する必要がある。

このため、主に、コイル径発生回路３１によつ
て界磁電流制御装置３９を駆動し界磁巻線４Ａに
流れる電流を制御する様にする。

コイル径発生回路３１は、巻戻し用パルスゼネ
レータ６及び巻取り用パルスゼネレータ７の出力
パルス信号によりコイル径を演算するコイル径演
算回路３２と、コイル径の演算を行う前にコイル
径を実測して与える初期コイル径メモリ３３と、
これらの回路３２及びメモリ３３を切換える切換
スイツチ３４を具えている。

初期コイル径メモリ３３は、実測したコイル径
をコイル径設定器３５により設定し、読込スイツ
チ３６を介してその設定値を記憶する。

切換スイツチ３４は、紙を巻取りロール２に巻
付けてコイル径の演算が実行される以前には初期
コイル径メモリ３３側に接続されて初期コイル径
を選択し、コイル径が演算される様になると演算
回路３２の出力である演算コイル径を選択する様
に動作する。

コイル径発生回路３１の出力コイル径は、関数
発生器３７により界磁電流基準に変換されて界磁
電流検出器３８からの界磁電流帰還信号と比較さ
れ、界磁電流制御装置３９の出力で界磁巻線４Ａ
に流れる電流を制御する。

また、コイル径演算回路３２は第１８図に示す
様であり、２つの速度検出器４１，４２、掛算器
４３、及び割算器４４を具えている。

速度検出器４１，４２は、それぞれパルスゼネ
レータ６，７の出力パルス信号を各コイル１，２
の回転速度Ｎ，ｎに変換する。

ここで、巻戻しコイル１のコイル径をＤ、巻取
りロール２のロール径をｄとすれば、巻戻し速度
はπDNまた材料走行速度はπdnとなる。

巻戻し速度と材料走行速度は等しいと考えられ
るから、 πDN＝πdn であり、従つて巻戻しコイル径Ｄは、 Ｄ＝ｎ／Ｎｄ となる。

すなわち、掛算器４３はndを求め、割算器４
４はｎ／Ｎｄを演算してコイル径Ｄを出力するもの である。

しかし、以上の様な構成によれば、切換スイツ
チ３４でメモリ３３の出力から演算回路３２の出
力にコイル径を切換えて界磁電流を制御するに際
して、双方の出力コイル径の差が大きいとその切
換時に界磁磁束が急激に変化し、材料の張力に過
渡的変動を与え安定した巻戻しができなくなる欠
点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しよ
うとして成されたものであり、界磁磁束の急激な
変化がなく安定した巻戻し動作の可能なコイル材
の巻戻し制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

この目的を達成するため、この発明によれば、
初期コイル径に応じた界磁電流が巻戻し電動機に
与えられている状態で、材料先端を巻取り装置に
巻付かせてコイル径演算が正確なものとなつた
後、その演算コイル径に応じた界磁電流へと移り
変わる過程において、そのコイル径の差を徐々に
小さくしながら初期コイル径から演算コイル径へ
とコイル径差を変移させて過渡的な張力変動を軽
減する様にする。この場合のコイル径の変移は、
一定時間の間に、又は特定の変化率をもつて、又
は指数関数的に、又は反比例的になど各種に行う
ことができる。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。尚、各図において同一の符号は同様の対
象を示すものとする。

第１図はこの発明の実施例を示す系統図であ
り、第１７図のコイル径発生回路３１の新規な構
成を示す。

同図によれば、コイル径発生回路３１は第１７
図における切換スイツチ３４の代りにコイル径切
換回路５１を具えている。

コイル径切換回路５１は、初期コイル径メモリ
３３の初期コイル径とコイル径演算回路３２と演
算コイル径とを緩やかに変化させながら切換える
ものであり、第２図、第５図、第８図、第１１
図、及び第１４図に示す各種の構成をとり得る。

第２図は第１図のコイル径切換回路５１の第１
の態様を示す。

この回路５１は、減算回路５２，加算回路５
３、切換スイツチ５４、及び積分回路６１を具え
ている。減算回路５２は初期コイル径ａと演算コ
イル径ｂとの差を演算する。加算回路５３は積分
回路６１の出力信号ｃと演算コイル径ｂとを加算
し、コイル径信号ｅを形成する。積分回路６１
は、切換スイツチ５４が図示の状態にあるとき減
算回路５２の出力であるコイル径差（ｂ−ａ）を
記憶する。

従つて、切換スイツチ５４が動作せず図示の状
態であるときは初期コイル径ａがコイル径として
出力され、切換スイツチ５４が動作して図示とは
逆の状態になると加算回路５３の出力コイル径信
号ｅがコイル径として出力される。コイル径信号
ｅは、スイツチ５４の動作に伴つて積分回路６１
の出力ｃは漸次“０”に近づくため、最初は初期
コイル径ａに等しいが積分回路６１の出力信号ｃ
の減少に伴つて徐々にコイル径ｂに近づき、積分
回路６１の出力信号ｃ＝０となつた段階でコイル
径信号ｅは演算コイル径ｂに等しくなる。

この様なコイル径の変化を示すのが第３図及び
第４図である。第３図は初期コイル径ａが演算コ
イル径ｂより大きい場合、第４図はその逆の場合
を示しており、符号ａ，ｂ，ｃ，ｅは第２図中の
対応する信号を示し、ΔDは初期コイル径ａと演
算コイル径ｂの差の補正量を示し、ｔは時間を示
す。

これらの図から、コイル径信号ｅ（実線）は初
期コイル径ａを初期値として直線的に演算コイル
径ｂに移り変わつていることが分かる。各図の２
点鎖線はコイル径差が大きい場合で、コイル径差
が大きい分だけ演算コイル径ｂへ移り変わる時間
が長くなつている。

第５図は第１図のコイル径切換回路５１の第２
の態様を示す。

このコイル径切換回路５１は第２図のものと略
同様であるが、積分回路６２の構成が第２図の積
分回路６１と異なる。

積分回路６２は、第６図及び第７図から分かる
様に、初期コイル径ａと演算コイル径ｂの差分
ΔDを一定時間Ｔで減少させようとするものであ
る。すなわち、積分回路６２の出力変化率が、コ
イル径差の初期値をDsとして、Ds／Ｔである様
にする。

第６図及び第７図もそれぞれ第３図及び第４図
と同様の状態を示す。２点鎖線で示すコイル径差
の大きい場合、コイル径差の初期値が大きい分だ
け変化率を大きくし、初期コイル径ａから演算コ
イル径ｂへ移り変わる時間をコイル径差の大小に
かかわらず一定なものとしている。

第８図は第１図のコイル径切換回路５１の第３
の態様を示す。

このコイル径切換回路５１も積分回路６３の構
成においてのみ第２図及び第５図のものと異な
る。

この積分回路６３は、第３図及び第４図にそれ
ぞれ対応する第９図及び第１０からそれぞれ分か
る様に、初期コイル径ａと演算コイル径ｂの差分
を指数関数的に減少させる様にする。これは、コ
ンデンサｅと抵抗Ｒとを適当に運びその時定数に
よつて形成される出力の指数関数部分のみを用い
る様にする。

第９図及び第１０図に示す様にコイル径信号ｅ
は初期コイル径ａから演算コイル径ｂへ指数関数
的に滑らかに変化している。

第１１図は第１図のコイル径切換回路５１の第
４の態様を示す。

このコイル径切換回路５１は第２図、第５図、
及び第８図の積分回路６１，６２，６３の代りに
反比例演算回路６４を具えている。

ここで、コイル径の固定値をDo、時間の固定
値をToとすると、Ｋを定数として、 （ΔD＋Do）（To＋ｔ）＝Ｋ ……(1) となる。

従つて、時間ｔに反比例するコイル径差補正量
ΔDは、 ΔD＝Ｋ／To＋ｔ−Ｄ ……(2) であり、ｔ＝ｏのときΔD＝Dsであるから、 Ds＝Ｋ／To−Do ……(3) となる。

故に、固定値Ｋは、 Ｋ＝（Ds＋Do）To ……(4) 反比例演算回路６４は上述の式(2)を演算するも
のであり、その動作は第１２図及び第１３図に示
す様である。すなわち、コイル径信号ｅは初期コ
イル径ａを初期値として反比例的に滑らかに演算
コイル径ｂに移り変わる。

第１４図は第１図のコイル径切換回路５１の第
５の態様を示す。

このコイル径切換回路５１は、比較回路７１、
積分回路７２，７３、比較回路７４，７５を具え
ており、初期コイル径ａを初期値として一定の変
化率で増加又は減少させ、演算コイル径ｂと一致
後は演算コイル径をコイル径として出力する様に
する。第２図の場合とはその回路構成において異
なる。

比較回路７１は、コイル径切換え直前の初期コ
イル径ａと演算コイル径ｂの大小関係を記憶し、
初期コイル径ａが演算コイル径ｂよりも大きいと
き（ａ＞ｂ）、回路７１が駆動する接点７１ａを
オン状態にし、接点７１ｂをオフ状態とする。

切換スイツチ５４が動作していないとき、積分
回路７２，７３は初期コイル径ａの値を保持し、
スイツチ５４が動作すると積分回路７２の出力信
号ｆは一定の割合で減少し、また積分回路７３の
出力信号ｇは一定の割合で増加する。すなわち、
積分回路７２の出力信号ｆは初期コイル径ａが演
算コイル径ｂより大きい（ａ＞ｂ）という条件
（接点７１ａが閉じている状態）でコイル径とし
て用いられ、積分回路７３の出力信号ｇは初期コ
イル径ａが演算コイル径ｂより小さい（ａ＞ｂ）
という条件（接点７１ｂが閉じている状態）でコ
イル径として用いるものである。

比較回路７４は積分回路７２の出力信号ｆと演
算コイル径ｂの切換えを行うためのもので、ｆ＞
ｂのときは接点７４ａを閉じて積分回路７２の出
力信号ｆをコイル径として出力し、ｆ＜ｂのとき
は逆に接点７４ｂを閉じて演算コイル径ｂをコイ
ル径として出力する。

比較回路７５は積分回路７３の出力信号ｇと演
算コイル径ｂの切換えを行なうためのもので、ｇ
＜ｂのときは接点７５ａを閉じて積分回路７３の
出力信号ｇをコイル径として出力し、ｇ＞ｂのと
きは逆に接点７５ｂを閉じて演算コイル径ｂをコ
イル径として出力する。

第１５図及び１６図はそれぞれ第３図及び第４
図に対応するコイル径の変化の様子を示す。すな
わち、コイル径信号ｅは初期コイル径ａを初期値
としてｆ又はｇで示す一定割合の信号を経由して
演算コイルｂに変移する。２点鎖線は初期コイル
径ａと演算コイル径ｂの差が大きい場合を示し、
この場合には演算コイル径ｂに到達するまでの時
間が長くなる。

以上においては、電流制御（張力制御）してい
る巻戻し装置の電動機の界磁電流をコイル径に応
じて制御する場合について述べたが、巻戻装置側
が速度制御をし巻取り装置側が電流制御（張力制
御）をしている場合に、巻取り装置の電動機界磁
電流をコイル径に応じて制御する様にしても、同
様にこの発明が適用できるのはもちろんのことで
ある。

〔発明の効果〕

この発明によれば、以上の様に構成することに
より、初期設定コイル径から演算コイル径へとコ
イル径が滑らかに変化する様にするため、コイル
径の変化に応ずる界磁電流の変化も漸次滑らかに
変化し、コイル材の張力の過渡変動がなく安定し
た動作を期待できるコイル材の巻戻し制御装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図は
この発明の実施例の要部系統図、第３図及び第４
図は第２図の構成の動作特性図、第５図はこの発
明の実施例の要部系統図、第６図及び第７図は第
５図の構成の動作特性図、第８図はこの発明の実
施例の要部系統図、第９図及び第１０図は第８図
の構成の動作特性図、第１１図はこの発明の実施
例の要部系統図、第１２図及び第１３図は第１１
図の構成の動作特性図、第１４図はこの発明の実
施例の要部系統図、第１５図及び第１６図は第１
４図の構成の動作特性図、第１７図はコイル材の
巻戻し制御装置の一般的系統図、第１８図は従来
の制御装置の要部系統図である。 １……巻戻しコイル、２……巻取りロール、３
……巻取りコイル、４，５……電動機、６，７…
…パルスゼネレータ、３１……コイル径発生回
路、３２……コイル径演算回路、３３……初期コ
イル径メモリ、３５……コイル径設定器、５１…
…コイル径切換回路、５２……減算回路、５３…
…加算回路、６１，６２，６３……積分回路、６
４……反比例演算回路、７１，７４，７５……比
較回路、７２，７３……積分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻戻しコイルのコイル材を巻取りコイルの巻
   取るに際し前記巻戻しコイル及び前記巻取りコイ
   ルの一方のコイルを駆動する電動機を定速度制御
   する第１の手段と、他方のコイルを駆動する電動
   機を定電流制御する第２の手段と、前記巻戻しコ
   イルのコイル径の変化につれて前記定電流制御を
   行う電動機の界磁巻線への界磁電流を制御するた
   め巻戻しを始める前の初期コイル径から前記各コ
   イルの回転数の検出によつて得る現在のコイル径
   を示す演算コイル径へのコイル径変化を出力する
   コイル径発生回路とを具えた制御装置において、 前記コイル径発生回路はコイル径を前記初期コ
   イル径から前記演算コイル径へと連続的に変化さ
   せるコイル径切換回路を有することを特徴とする
   コイル材の巻戻し制御装置。 ２ 前記コイル径切換回路は、初期コイル径およ
   び演算コイル径の差分を所定の時間、所定の時間
   変化率、時間の経過に従つて指数関数的、およ
   び、時間の経過に従つて反比例的の何れかによつ
   て零に付近ける値と、前記演算コイル径との和が
   前記初期コイル径に等しくなつたとき切換えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコイ
   ル材の巻戻し制御装置。