JPH052521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、張力が急激に変動する際の過度応答
特性の改善を図り、ウエブ、ストリング等の連続
的に走行する物体の張力を、予め定めた目標値に
調整する張力制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、連続的に走行する物体の張力を検出し、
この検出した張力と目標値との偏差に基づいて比
例制御演算及び積分制御演算を行つて制御量を求
め、この制御量に応じて走行物体の張力を制御す
る張力制御装置が知られている。このような張力
制御装置においては、物体の走行速度が一定し、
物体の張力が目標値の近傍で外乱により緩やかに
変動しているときには比較的安定した制御が行わ
れる。

しかしながら、走行ラインの加速時や減速時に
は物体の張力は目標値から大きくずれ、慣性のた
めに安定な状態に到達するまでに時間が掛かり過
ぎて、緩み過ぎや張り過ぎが生じ、極端な場合に
は物体の破断が生じてしまう。また、破断が生じ
ない場合でもライン全体の安定性が損なわれ、ラ
インに含まれる各種の操作部に悪影響を及ぼすこ
とになる。このような欠点を軽減するために、比
例制御のゲインを大きく設定すると、目標値の近
傍で平衡している状態では小さな外乱に対し大き
な修正動作がなされて所謂オーバーシユートが生
じ、制御の安定性が損なわれることになる。この
ように、従来の張力制御装置では制御の安定性
と、過渡応答特性という相反する問題を十分満足
に解決することができなかつた。

このような欠点を除去し、ラインの加速・減速
時の慣性による張り過ぎや弛み過ぎを無くすため
に、物体の加速・減速を検出し、この加速・減速
信号を比例制御演算及び積分制御演算により求め
た制御量に加算したり、制御量から減算したりし
て制御量を修正することが知られている。

このように制御量を加速・減速信号によつて修
正するようにした張力制御装置によれば、目標値
で平衡しているときの制御安定性を損なうことな
く、ラインの加速・減速時の過渡応答特性を或る
程度改善することができるが、フイードバツク制
御ではないので正確な制御を行うことができな
い。即ち、運転速度の程度、コイルの巻径、加
速、減速の程度によつて、張力を制御するための
制動力を与えるブレーキの動作特性は変動するの
で、単に加速・減速信号によつて制御量に一定値
を加減算したのでは正確な慣性補償を行うことは
できないのである。

［考案の目的］ 本考案の目的は、上述した欠点を除去し、平衡
した状態での制御安定性を損なうことなく、過渡
応答特性を正確に修正することにより、加速・減
速時の弛み過ぎや張り過ぎを有効に防止すること
ができ、しかも構成が簡単で安価に実施すること
ができる張力制御装置を提供しようとするもので
ある。

［考案の概要］ 上述の目的を達成するための本考案の要旨は、
連続的に走行する物体の張力を検出し、この検出
した張力と設定目標値との偏差に基づいて比例制
御演算及び積分制御演算を行つて制御量を求め、
この制御量により走行物体の張力を制御する張力
制御装置において、前記偏差の絶対値が大きいと
きには制御ゲインを大きな値に設定し、前記偏差
の絶対値が小さいときには制御ゲインを小さな値
に設定するように構成したことを特徴とする張力
制御装置である。

［考案の実施例］ 本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本考案に係る張力制御装置の全体の構
成図である。本実施例では、張力を制御すべきウ
エブ１を繰出コイル２から繰り出し、ガイドロー
ラ３ａ〜３ｄを経て巻取コイル４に巻き取るもの
とする。巻取コイル４には電動機５が連結され、
巻取コイル４は矢印で示す方向に回転される。一
方、繰り出し側の繰出コイル２にはブレーキ６が
連結され、走行するウエブ１の張力を調整できる
ようになつている。ガイドローラ３ｂと３ｃとの
間に、ウエブ１の張力を検出するための張力検出
器７が検出ローラ７ａを介して配置され、張力に
応じた検出ローラ７ａの変位量を電気量に変換
し、走行するウエブ１の時々刻々の張力値を測定
するようにされている。

張力検出器７により測定された張力値は、張力
制御装置８の入力端子８ａを経て減算点Ｓに供給
され、この減算点Ｓには張力の設定目標値も供給
されていて、目標値から測定張力値を減算してそ
の偏差ｅが求められる。この偏差ｅは比例制御及
び積分制御を行うための制御部９に供給され、予
め決められた式に基づく演算を行つて制御量ｃを
求めるようにされている。そして、制御量ｃは出
力増幅器１０で増幅された後に、張力制御装置８
の出力端子８ｂを経てブレーキ６に供給されるよ
うになつている。

このような本考案の張力制御装置の基本的な動
作は次の通りである。例えば、ウエブ１の張力が
低下して目標値よりも小さくなると、偏差ｅは正
の値で大きくなり制御量ｃも大きくなる。これに
よつてブレーキ６は大きな制動力を発生するよう
に駆動され、張力が増大するようになる。一方、
張力が増大して目標値よりも大きくなると、偏差
ｅは負の値で大きくなり制御量ｃは小さくなり、
これによつてブレーキ６の制動力は弱まり張力が
減少するようになる。このようにして、ウエブ１
の張力が常に目標値に等しくなるようにフイール
ドバツク制御されることになる。

本実施例においては、張力の急激な変動に対し
ても張力を迅速に目標値に近付けるために、制御
部９における比例制御のゲインを偏差ｅとの絶対
値に応じて変えるように構成されている。即ち、
偏差ｅの絶対値が小さいときには、比例制御ゲイ
ンを零又は小さい値に設定し、偏差ｅの絶対値が
大きいときには比例制御ゲインを大きな値に設定
するように制御部９は構成されている。

第２図は制御部９の構成を示すものであり、入
力端子９ａに入力される偏差ｅは偏差範囲判定部
２１に供給され、その絶対値の大きさを予め決め
られた複数の定数S1，S2，S3，S4，S5（S1＜S2
＜S3＜S4＜S5）と比較し、偏差ｅがこれらのど
の範囲に入るのかを判定する。この判定結果は次
の制御ゲイン設定部２２に供給され、ここで偏差
ｅの範囲に応じた比例制御ゲインＰの値が決定さ
れる。

第３図はこの制御ゲイン設定部２２における設
定動作を示すものであり、偏差の絶対値｜ｅ｜が
S1よりも小さいときには比例ゲインをP0とし、
S1≦｜ｅ｜＜S2のときはP1とし、S2≦｜ｅ｜＜
S3のときはP2とし、以下偏差の絶対値｜ｅ｜が
大きくなるに伴つて、大きな制御ゲインP3，P4，
…を設定するようにされている。このようにして
設定された制御ゲインＰの値は、比例積分制御演
算部２３に供給される。この演算部２３には、入
力端子９ａからの偏差ｅも供給され、予め設定し
た式に基づいた演算を行つて制御量ｃを求め、こ
れを出力端子９ｂに供給される。

上述したように、ウエブ１の張力値が目標値の
近傍で平衡しており、偏差の絶対値｜ｅ｜がS1
よりも小さいときには、比例制御ゲインはP0と
なり、P0＝０とすると、比例積分制御演算部２
３では積分制御演算のみが行われ、安定した制御
が行われる。

一方、加速時や減速時のように偏差の絶対値｜
ｅ｜が大きいときには、比例制御ゲインＰは大き
な値に設定されるので制御量ｃは変化し、ウエブ
１の張力は迅速に目標値に接近することになる。
このようにして、制御の安定性と過渡応答特性と
いう相反する要求を偏差ｅに応じて最適に満足さ
せることができる。この場合に、本実施例ではフ
イードバツク制御により作動しているため、それ
に応じた制御が行われるので弛み過ぎや張り過ぎ
を有効に防止することができる。

第４図は張力制御装置８の動作を示すグラフ図
であり、横軸は時間経過を示す。設定した目標張
力をT0、測定張力をＴとして縦軸に示すと、演
算により補正された張力は図の右方に示したよう
な範囲となる。ウエブ１の走行速度が破線で示す
ように変化するのに伴つて、ウエブ１の測定張力
値Ｔが目標値T0から大きく外れるときには、比
例制御ゲインＰが大きくなり制御量ｃは迅速に変
化し、またウエブ１の測定張力値Ｔが目標値T0
に近いときには積分制御のみが行われ、安定した
制御が行われることになる。

なお、本考案は上述した実施例に限定されるも
のではなく、幾多の変形が可能である。例えば上
述した実施例では、制御部９は偏差範囲判定部２
１、制御ゲイン設定部２２及び演算部２３により
構成したが、これらは１個のマイクロプロセツサ
で構成することもできる。また上記の実施例で
は、偏差ｅの範囲に対して比例制御ゲインを段階
的に設定するようにしたが、偏差ｅの値に対して
連続的に比例制御ゲインを設定することもでき
る。また、偏差ｅが小さい範囲では比例制御ゲイ
ンP0を零としたが、零でない小さな値に設定し
てもよい。なお、比例制御ゲインの代りに積分制
御ゲインを変化させたり、比例制御ゲインと積分
制御ゲインの双方を同時に変化させることも可能
である。更には、ウエブ１の繰り出しの際の張力
を制御するものとしたが、ウエブ１の巻取り側コ
イルの駆動電動機を制御して、張力を制御するこ
ともできる。

［考案の効果］ 上述したように本考案に係る張力制御装置にお
いては、走行物体の加速時や減速時には制御ゲイ
ンが大きくなり、張力は速やかに目標値に近付
き、しかも目標値に達すると制御ゲインが小さく
なるので、オーバーシユートのような過剰修正が
行われることはなく、物体の弛みや張り過ぎを有
効に防止することができる。例えば、比例制御ゲ
インを可変するようにして、走行速度が一定とな
つて目標値の近傍で制御されているときには積分
制御が優勢となるので、機械系の振動等があつて
も安定した制御が行われ、装置の構成も簡素で済
み安価となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る張力制御装置の一実施例を
示し、第１図は全体の構成図、第２図は制御部の
ブロツク回路構成図、第３図は偏差と制御ゲイン
の関係のグラフ図、第４図は動作を説明するため
のグラフ図である。 符号１はウエブ、２は繰出コイル、３はロー
ラ、４は巻取コイル、５は電動機、６はブレー
キ、７は張力検出器、８は張力制御装置、９は制
御部、１０は出力増幅器、２１は偏差範囲判定
部、２２は制御ゲイン設定部、２３は比例積分制
御演算部である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 連続的に走行する物体の張力を検出し、この
   検出した張力と設定目標値との偏差に基づいて
   比例制御演算及び積分制御演算を行つて制御量
   を求め、この制御量により走行物体の張力を制
   御する張力制御装置において、前記偏差の絶対
   値が大きいときには制御ゲインを大きな値に設
   定し、前記偏差の絶対値が小さいときには制御
   ゲインを小さな値に設定するように構成したこ
   とを特徴とする張力制御装置。 ２ 前記比例制御における制御ゲインは前記偏差
   の絶対値が小さいときには零とするようにした
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の張力制
   御装置。