(57)【要約】  実施形態のロール間搬送制御装置は、張力制御量を検出する張力制御量検出器と、搬送速度が速度軸速度指令に一致する制御を行う速度軸速度制御器と、搬送速度が張力軸速度指令に一致する制御を行う張力軸速度制御器と、速度軸速度指令と張力軸基準速度指令を同期する同期速度指令生成部と、比例ゲインを乗じた比例補償と積分ゲインを乗じ積分した積分補償に基づき張力制御補正値を出力する張力制御演算部と、自動調整期間に調整実行指令を出力する調整実行指令生成部と、自動調整期間に加算値振幅の正負一方の値を調整時加算値として出力する２値出力部と、張力軸基準速度指令と張力制御補正値と調整時加算値に基づき張力軸速度指令を出力する張力軸速度指令生成部と、自動調整期間の張力制御偏差の周期と振幅に基づき比例ゲインと積分ゲインを計算するゲイン計算部を備える。
2015093211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度軸モータで駆動する速度軸ロールと、張力軸モータで駆動する張力軸ロールとで、前記速度軸ロールと前記張力軸ロールとの間の搬送材に張力を与えながら搬送するロール間搬送制御装置において、
前記搬送材の張力変動に応じて変化し、所望の値になるよう制御される変数である張力制御量を検出して出力する張力制御量検出器と、
前記速度軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が速度軸速度指令に一致するよう前記速度軸モータの制御を行う速度軸速度制御器と、
前記張力軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が張力軸速度指令に一致するよう前記張力軸モータの制御を行う張力軸速度制御器と、
前記速度軸速度指令と、前記張力軸速度指令の基準となる張力軸基準速度指令とを、両者の変化が同期するよう生成する同期速度指令生成部と、
設定した張力制御指令値と前記張力制御量との偏差である張力制御偏差に対して比例ゲインを乗じて得た比例補償と、前記張力制御偏差に積分ゲインを乗じて積分して得た積分補償と、に基づいて張力制御補正値を出力する張力制御演算部と、
外部からの指示入力に基づいて、予め定めた自動調整期間の間オンとなる調整実行指令を出力する調整実行指令生成部と、
前記自動調整期間の間、予め定めた加算値振幅の大きさの振幅を持ち前記張力制御偏差に基づいて正負を決定した調整時加算値を出力する２値出力部と、
前記張力軸基準速度指令と前記張力制御補正値と前記調整時加算値とを入力とし、これらの加算あるいは選択に基づいて前記張力軸速度指令を出力する張力軸速度指令生成部と、
前記自動調整期間の間に、前記張力制御偏差の振動周期と振幅とを測定した結果に基づいて、前記比例ゲインと前記積分ゲインとを計算するゲイン計算部と、
を備える
ことを特徴とするロール間搬送制御装置。
【請求項２】
前記張力制御演算部は、前記自動調整期間の間、前記張力制御補正値に前記自動調整期間になる直前の値を保持させる
ことを特徴とする請求項１に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項３】
前記調整実行指令生成部は、前記同期速度指令生成部の前記速度軸速度指令と前記張力軸基準速度指令との両方、あるいは片方が０である場合に、オンの調整実行指令を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項４】
前記張力制御演算部は、初期立上げ時であって、前記調整実行指令がオンに変わるまでの前記調整実行指令がオフの期間において、前記張力制御補正値を０とする
ことを特徴とする請求項３に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項５】
前記２値出力部は、前記加算値振幅を時間経過によって変化させ、前記調整実行指令生成部の出力がオンになった時点から前記張力制御偏差の符号が最初に変化する時点までの間の前記加算値振幅が、前記張力制御偏差の符号が最初に変化する時点以降の加算値振幅よりも小さくなるように設定する
ことを特徴とする請求項３または４に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項６】
外部から張力振幅設定値が入力される出力振幅設定部を備え、
前記２値出力部は、
前記張力制御偏差の振幅である張力偏差振幅を計算して出力する出力振幅測定部と、
前記張力偏差振幅と前記張力振幅設定値との大きさを比較する出力振幅比較部と、
前記出力振幅比較部の出力に基づいて、前記張力偏差振幅が前記張力振幅設定値より小さい間、前記加算値振幅を初期値から増大するように更新して出力する振幅決定部と、
前記加算値振幅の大きさを持つ正の値と負の値の２つの値のうちから前記張力制御偏差に基づいて選択した一方の値を前記調整時加算値として出力する２値出力決定部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項７】
外部から前記加算値振幅が入力される加算値振幅設定部を備え、
前記同期速度指令生成部は、
初期立上げ時で前記調整実行指令がオンに変わるまでのオフの期間および前記調整実行指令がオンからオフに変わる直後は、前記速度軸速度指令と前記張力軸基準速度指令とを０として出力し、前記自動調整期間は前記加算値振幅以上の大きさを持つ前記張力軸基準速度指令と前記速度軸速度指令とを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のロール間搬送制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、樹脂、紙などの素材で帯状または線状の搬送材を複数のモータで各々駆動するロールの間で張力を保持しながら搬送するロール間搬送制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロール間搬送制御装置では、特許文献１に記載のように、２つのロール間で搬送材を安定かつ予め定めた張力を与えて搬送するために、各ロールに対応してロール回転速度を制御する速度制御器を備え、ライン速度に対応する速度指令を各速度制御器に与える。それとともに２つのロール間の搬送材の張力を張力制御量検出器で検出し、張力検出値が張力設定値に一致するようにＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御あるいはＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御を行う張力制御器が演算し、上記２つのロールのうちの片方の軸である張力軸に対する速度指令を、前述の張力制御器の出力で修正する。【０００３】
ここで、上記のロール間搬送制御装置が安定に搬送材を搬送するためには、張力制御を安定に行う必要があり、張力制御器のゲインを適切に設定する必要がある。通常のロール間搬送制御装置では、操作者がロール間搬送を実行しながら張力の変動を観察し、試行錯誤によって制御ゲインを変更するため、調整に手間または時間がかかり、また操作者の熟練度によって安定性の性能が異なるといった課題がある。【０００４】
この課題に対して、特許文献１に記載の技術では、モデル同定部を備えて張力制御系の制御対象モデルを同定し、その制御対象モデルを用いて制御ゲインを候補の値に変更したときの応答の模擬と評価を繰り返しながら、制御ゲインの最適値を、遺伝的アルゴリズムを用いて探索することで、張力制御演算部の制御ゲインの調整を自動的に行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなロール間搬送制御装置では、張力制御演算部のゲインを十分に適切な値に設定しなければ、ロール間搬送を所望の速度または加減速度といった搬送条件で実行することさえできない場合が多い。一方で、張力制御演算部の制御ゲインを操作者が試行錯誤的に行う通常のロール間搬送制御装置にあっては、搬送材をロール間で搬送させる運転を行いながら、張力の変動を操作者が観察して試行錯誤的に制御ゲインの調整を行う。【０００７】
したがって、調整の初期段階においては、緩やかな加減速または低速度といった通常動作と異なる運転条件で張力の変動を観察しながら、安定な搬送動作ができるよう張力制御演算部のゲインを調整し、更に運転条件を通常動作に近づけて、張力検出値の応答を確認し、より張力が安定になるように張力制御演算部の制御ゲインを調整するといった作業を繰り返す必要がある。すなわち、ロール間搬送制御装置の張力制御演算部の制御ゲインの調整に、運転条件の変更と制御ゲインの変更との両方を試行錯誤的に繰り返す必要があるため、非常に長い時間或いは多くの手間が必要であるといった問題がある。【０００８】
また、特許文献１に記載の技術を用いた場合でも、ロール間の搬送運転を行いながら、張力制御系の制御対象の同定、制御ゲインを変えた場合の応答の模擬および制御ゲインを最適化する探索動作を行う必要がある。そのため、やはり通常運転と異なる緩やかな運転条件から調整を開始して運転条件を変更していくような手順が必要となる。【０００９】
また、制御ゲインを変えたときの応答模擬を繰り返しながら制御ゲインの最適値を探索するので、やはり制御ゲインの決定に長い時間を必要とする。また、制御対象の正確な同定、応答の模擬或いは遺伝的アルゴリズムを用いた探索といったソフトウエアを構築する必要があるため、技術的あるいは計算機コストの面で困難な場合があるといった問題もあった。【００１０】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ロール間搬送において、様々な搬送速度などの条件で、張力制御演算部の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部のゲインを適切な値に設定することができ、張力を所望の値に保ちながら搬送材をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、速度軸モータで駆動する速度軸ロールと、張力軸モータで駆動する張力軸ロールとで、前記速度軸ロールと前記張力軸ロールとの間の搬送材に張力を与えながら搬送するロール間搬送制御装置において、前記搬送材の張力変動に応じて変化し、所望の値になるよう制御される変数である張力制御量を検出して出力する張力制御量検出器と、前記速度軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が速度軸速度指令に一致するよう前記速度軸モータの制御を行う速度軸速度制御器と、前記張力軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が張力軸速度指令に一致するよう前記張力軸モータの制御を行う張力軸速度制御器と、前記速度軸速度指令と、前記張力軸速度指令の基準となる張力軸基準速度指令とを、両者の変化が同期するよう生成する同期速度指令生成部と、設定した張力制御指令値と前記張力制御量との偏差である張力制御偏差に対して比例ゲインを乗じて得た比例補償と、前記張力制御偏差に積分ゲインを乗じて積分して得た積分補償と、に基づいて張力制御補正値を出力する張力制御演算部と、外部からの指示入力に基づいて、予め定めた自動調整期間の間オンとなる調整実行指令を出力する調整実行指令生成部と、前記自動調整期間の間、予め定めた加算値振幅の大きさの振幅を持ち前記張力制御偏差に基づいて正負を決定した調整時加算値を出力する２値出力部と、前記張力軸基準速度指令と前記張力制御補正値と前記調整時加算値とを入力とし、これらの加算あるいは選択に基づいて前記張力軸速度指令を出力する張力軸速度指令生成部と、前記自動調整期間の間に、前記張力制御偏差の振動周期と振幅とを測定した結果に基づいて、前記比例ゲインと前記積分ゲインとを計算するゲイン計算部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ロール間搬送において、様々な搬送速度などの条件で、張力制御演算部の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部のゲインを適切な値に設定することができる。また、張力を所望の値に保ちながら搬送材をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるロール間搬送制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１によるロール間搬送制御装置の挙動を示す時間応答グラフである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２によるロール間搬送制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２によるロール間搬送制御装置の挙動を示す時間応答グラフである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３によるロール間搬送制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３による２値出力部の構成を示すブロック線図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３によるロール間搬送制御装置の挙動を示す時間応答グラフである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４によるロール間搬送制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４によるロール間搬送制御装置の挙動を示す時間応答グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかるロール間搬送制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるロール間搬送制御装置１００の構成を表すブロック線図である。
【００１６】
ロール間搬送機構１は、紙、樹脂、金属などの素材で帯状または線状の搬送材１１を複数のロールの間で搬送する機構であり、張力軸モータ１２で張力軸ロール１３を駆動して回転させることで搬送材１１を巻き取る。また速度軸モータ１４で速度軸ロール１５を駆動して回転させることで搬送材１１を巻き出す。これにより張力軸ロール１３と速度軸ロール１５との間で搬送材１１が搬送される。
【００１７】
ロール間搬送機構１には張力制御量検出器２０が取り付けられており、搬送材１１の張力を検出した張力制御量である張力検出値Ｔｆｂを出力する。張力検出値Ｔｆｂは、後述するように予め定めた目標値になるよう制御される変数である。
【００１８】
ここで、本実施の形態では張力軸ロール１３が巻き取り、速度軸ロール１５が巻き出しを行うとして説明するが、これらは巻き取りと巻き出しが反対でもよく、また張力軸ロール１３或いは速度軸ロール１５が巻取りおよび巻き出しを行わないで巻き取りおよび巻き出しの間で送り動作のみを行う中間軸として搬送するものでもよい。
【００１９】
ロール間搬送制御装置１００は、張力制御量検出器２０、張力軸速度制御器２１、速度軸速度制御器２２、同期速度指令生成部２３、張力制御演算部２４、２値出力部２５、張力軸速度指令生成部２６、調整実行指令生成部２７、およびゲイン計算部２８を備える。
【００２０】
次に、ロール間搬送制御装置１００の動作について説明する。
【００２１】
張力軸速度制御器２１は張力軸速度指令Ｖｒ１を入力とし、張力軸ロール１３が搬送材１１を搬送する速度が張力軸速度指令Ｖｒ１に一致するように張力軸モータ１２の回転速度を制御する。具体的には、張力軸ロール１３の径および減速比を考慮して張力軸速度指令Ｖｒ１を張力軸モータ１２の回転速度に変換した指令に対して張力軸モータ１２の回転速度が一致するように制御する。
【００２２】
速度軸速度制御器２２は速度軸速度指令Ｖｒ２を入力とし、速度軸ロール１５が搬送材１１を搬送する速度が速度軸速度指令Ｖｒ２に一致するように速度軸モータ１４の回転速度を制御する。具体的には、速度軸ロール１５の径および減速比を考慮して速度軸速度指令Ｖｒ２を速度軸モータ１４の回転速度に変換した指令に対して速度軸モータ１４の回転速度が一致するように制御する。
【００２３】
同期速度指令生成部２３は上述した張力軸速度指令Ｖｒ１を計算する基となる張力軸基準速度指令Ｖｒ０と、速度軸速度指令Ｖｒ２を出力する。ここで、この張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２とは、通常は同じ値あるいは搬送材１１の延びの影響を考慮して予め定めた比或いは差を持たせた値で、搬送材１１の搬送速度の加減速に応じて、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２とが同期して変化するよう生成するものである。
【００２４】
次に、張力制御演算部２４は、張力制御指令として設定した張力指令Ｔｒと張力制御量である張力検出値Ｔｆｂの偏差である張力制御偏差、即ち張力偏差Ｔｅと、後述する調整実行指令Ｒｔとを入力とし、調整実行指令Ｒｔがオフである通常の状態においては、張力偏差Ｔｅに対して比例ゲインを乗じて得た比例補償と、張力偏差Ｔｅに積分ゲインを乗じて積分を行って得た積分補償との和を張力制御補正値Ｖｃとして出力する。また調整実行指令Ｒｔがオンになって自動調整期間になったとき、出力である張力制御補正値Ｖｃは調整実行指令Ｒｔがオンになる自動調整期間の直前の値を保って一定値を出力する。この直前の値を保つ動作は、例えば比例ゲインおよび積分ゲインを０にし、積分の出力を保持するようにすることで実現できる。これにより、自動調整期間においても直前の安定な制御状態を保つことができ、様々な搬送速度などの条件の変化に拠らず、後述のように自動調整が実行される自動調整期間へと安定に移行し、張力制御演算部２４のゲインを適切な値に設定することができる。
【００２５】
次に、調整実行指令生成部２７は、外部からの操作などの指示入力に基づいてオンかオフかを表す信号である調整実行指令Ｒｔを生成する。基本的には外部からの操作により調整実行指令Ｒｔをオフからオンに変更し、予め定めた自動調整期間だけオンの信号を出力した後にオフへと戻す。ここで予め定めた期間とは、例えば予め定めた一定時間あるいは後述する２値出力部２５の出力が予め定めた回数だけ変化したという判断を行うまでの期間である。
【００２６】
次に、２値出力部２５は調整実行指令Ｒｔがオンの自動調整期間に動作し、張力偏差Ｔｅに基づいて、予め設定した加算値振幅Ｄの大きさの振幅を持ち、張力偏差Ｔｅの符号に応じて正負を決定した値を調整時加算値Ｖｄとして出力する。具体的には、張力偏差Ｔｅの偏差の符号に応じて＋Ｄと−Ｄのどちらかを選択する。この選択に際しては、張力偏差Ｔｅにローパスフィルタを作用させた結果の符合に対応させたり、また単純に張力偏差Ｔｅの符号に応じて選択するだけでなく張力偏差Ｔｅに非線形なヒステリシス特性を持たせた信号に基づいて＋Ｄと−Ｄから選択しても良い。
【００２７】
ここで、上記の２値出力部２５の動作は、温度調整制御などで用いられるリミットサイクル法と呼ばれる方法と同様であり、調整実行指令Ｒｔがオンになると２値出力部２５が出力する調整時加算値Ｖｄと張力偏差Ｔｅは一定の周期で発振する。
【００２８】
次に、ゲイン計算部２８は張力偏差Ｔｅと調整実行指令Ｒｔとを入力とし、調整実行指令Ｒｔがオンになっている自動調整期間の張力偏差Ｔｅの振動周期と振幅とを測定し、その結果に基づいて張力制御演算部２４の比例ゲインと積分ゲインとを計算して設定する。具体的には、比例ゲインは、張力偏差Ｔｅの振幅の逆数に予め定めた定数を乗じた値として設定し、また積分ゲインは、比例積分演算の積分時定数が振動周期に予め定めた定数を乗じた値として設定する。
【００２９】
この比例ゲインと積分ゲインの具体的な計算方法は、例えば記述関数法に基づいて２値出力部２５の入出力の線形化ゲインを計算し、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓの限界感度法に基づいて比例ゲインと積分ゲインを決定するといった方法を用いればよい。これにより、搬送材１１の特性或いは張力制御量検出器２０の特性に応じた最適な調整が可能である。
【００３０】
次に、張力軸速度指令生成部２６は上述した張力軸基準速度指令Ｖｒ０と、張力制御補正値Ｖｃと、調整時加算値Ｖｄとを加算した値を張力軸速度指令Ｖｒ１として出力する。
【００３１】
次に、本実施の形態によるロール間搬送制御装置１００の特徴を説明する。
【００３２】
まず、調整実行指令生成部２７と２値出力部２５とゲイン計算部２８とを除いた部分の特徴について説明する。搬送材１１を、巻き出しを行う速度軸ロール１５から巻き取りを行う張力軸ロール１３へ安定に搬送制御を行うためには、同期速度指令生成部２３が上述のように同じ値あるいは適切な差をつけた張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２とを出力し、張力軸基準速度指令Ｖｒ０に基づいた張力軸速度指令Ｖｒ１に張力軸ロール１３の搬送速度が一致するよう張力軸速度制御器２１が張力軸ロール１３の径を考慮して張力軸モータ１２の回転速度を制御する。速度軸速度指令Ｖｒ２に速度軸ロール１５の搬送速度が一致するよう速度軸速度制御器２２が速度軸ロール１５の径を考慮して速度軸モータ１４の回転速度を制御する。
【００３３】
ここで、張力軸ロール１３および速度軸ロール１５の径を完全に正確に設定するのは難しいため、張力制御演算部２４が適切な動作を行わなければ、搬送材１１の張力を目標値である予め定めた値に維持しながら搬送材１１を搬送することができなくなり、搬送材１１に皺或いは弛みが生じたり、逆に過大張力により破断するといった現象が発生して安定に搬送材１１を搬送することができない。すなわち、搬送材１１のロール間搬送を安定に行うためには、同期速度指令生成部２３による速度軸速度指令Ｖｒ２と張力軸基準速度指令Ｖｒ０を適切に生成する動作と、比例ゲインおよび積分ゲインが適切に設定された張力制御演算部２４により張力制御補正値Ｖｃを加算して速度軸速度指令Ｖｒ２を生成する動作の両方が無ければ、搬送材１１のロール間搬送を安定して行うことが難しい。
【００３４】
ここで、仮に調整実行指令生成部２７と２値出力部２５とゲイン計算部２８が無い場合、従来からあるロール間搬送制御装置と同様な構成となる。その場合、張力制御演算部２４のゲイン、即ち比例ゲインおよび積分ゲインを設定するためには、同期速度指令生成部２３により加減速などを行い、そのときの張力検出値Ｔｆｂの変化を見ながらゲインの調整を行う。
【００３５】
しかしながら、上述のように、張力制御演算部２４のゲインが適切に設定されていなければ、搬送材１１のロール間搬送を安定に行うのが困難である。
【００３６】
そのため、従来は同期速度指令生成部２３による加減速或いは速度を小さな値に設定して緩やかに搬送する状態から張力制御演算部２４のゲインの調整を開始し、張力検出値Ｔｆｂの変化がある程度安定な状態になった後に、同期速度指令生成部２３の加減速或いは速度の大きさが大きくても張力検出値Ｔｆｂの挙動が安定になるよう、徐々に同期速度指令生成部２３の設定の変更と張力制御演算部２４のゲインの調整とを繰り返しながら所望のロール間搬送動作を実現するような操作者による操作が必要であった。しかし、本実施の形態によるロール間搬送制御装置１００によれば、このような操作は不要となる。
【００３７】
次に、調整実行指令生成部２７と２値出力部２５とゲイン計算部２８を追加したことによるロール間搬送制御装置１００の動作について説明する。
【００３８】
調整実行指令生成部２７が出力する調整実行指令Ｒｔがオンになっている間、前述のようにリミットサイクルと呼ばれる自励振動を生じる。そのときの調整時加算値Ｖｄと張力検出値Ｔｆｂの時間応答の例を図２に示す。図２は、本発明の実施の形態１によるロール間搬送制御装置１００の挙動を示す時間応答グラフである。
【００３９】
図２は、上段から、調整実行指令Ｒｔ、調整時加算値Ｖｄ、張力軸速度指令Ｖｒ１、張力検出値Ｔｆｂを示す。
【００４０】
この例では、調整実行指令Ｒｔがオンになる以前は、張力制御演算部２４のゲインは十分に小さい値として大雑把に設定したとし、その場合、張力偏差Ｔｅの安定性は悪い状態になる。
【００４１】
次に、調整実行指令Ｒｔがオンになると、張力偏差Ｔｅの正負の符号に応じて、調整時加算値Ｖｄが＋Ｄか−Ｄかの値をとり、それに応じて張力偏差Ｔｅが変化するため、調整時加算値Ｖｄおよび張力偏差Ｔｅはほぼ一定の周期で振動する。すなわちリミットサイクルによる自励振動を生じる。
【００４２】
また、上述のようにゲイン計算部２８は調整実行指令Ｒｔがオンになっている期間の張力偏差Ｔｅの振動周期と振幅とから張力制御演算部２４の比例ゲインと積分ゲインを計算し、上述のように調整実行指令生成部２７が調整実行指令Ｒｔをオフにするとともに、ゲイン計算部２８が張力制御演算部２４に計算した比例ゲインと積分ゲインを設定する。すなわち調整が完了する。
【００４３】
ここで、上記の調整実行指令Ｒｔがオンになっている予め定めた期間である調整期間は、上述のように予め時間長を設定してもよいが、硬い金属或いは柔らかい樹脂など多様な材料が搬送の対象となる場合には、上記のリミットサイクルによる振動周波数が大きく異なり、また実現できる制御の応答周波数も大きくことなるため、張力偏差Ｔｅの振動周波数を予め定めた数だけ数えて調整期間を終了するよう構成することが望ましい。
【００４４】
この場合、例えば金属或いは紙など、あまり伸びない材料の場合は数Ｈｚ以上といった速さでリミットサイクルによる振動が生じるため、上記の調整期間は１秒程度もあれば良い。また樹脂など張力変化による伸びが大きい材料は、実現できる制御の応答も遅くなるが、そのような場合でも上記の調整期間は数秒程度で十分であり、短時間で、かつ１回の調整動作だけで、最適なゲインを設定することができる。
【００４５】
上記の実施の形態では、調整実行指令Ｒｔをオンにして調整を行う以前は張力制御演算部２４のゲインが低くて安定性が悪いが、調整実行指令生成部２７を所望の速度までゆっくりと加速させ、所望の速度で一定速度を保つよう構成すれば、所望の搬送速度で調整を実行できる。
【００４６】
また、上記の実施の形態では、調整実行指令Ｒｔをオンにして調整を行う以前は張力制御演算部２４のゲインが低くて安定性が悪い場合を示したが、逆に、一度、張力制御演算部２４のゲインを調整した後、環境変化などの要因により張力制御演算部２４のゲインが高すぎる状態になった場合の再調整などにも、所望の搬送速度で実行できることは言うまでもない。
【００４７】
なお、上記の説明において張力制御量検出器２０は張力検出値Ｔｆｂを出力するものとして説明したが、必ずしも搬送材１１の張力そのものを出力するものでなくてもよい。例えば張力制御量検出器２０として、ダンサと呼ばれる機構を予め定めた力で搬送材１１に押し付けて、その変位量であるダンサ変位を検出するようなものとして構成してもよい。
【００４８】
このように、張力制御量検出器２０が搬送材１１の張力を直接的に出力しなくても、張力変動の影響により出力が変化する変数を検出するようにしてもよい。言い換えると、張力制御量検出器２０は、予め定めた一定値になるように制御することで搬送材１１の張力が一定に保たれるような変数である張力制御量を検出すればよい。この場合、上述の説明における張力検出値Ｔｆｂ、張力指令Ｔｒ、張力偏差Ｔｅを、適宜、適切な張力制御量、張力制御指令、張力制御偏差に置き換えれば上記の説明はそのまま適用される。
【００４９】
また、上記において２値出力部２５は、張力偏差Ｔｅの符号に応じて＋Ｄと−Ｄの２つの値から片方を選んだ値を調整時加算値Ｖｄとして出力するように構成したが、その代替として、張力偏差Ｔｅに十分に大きな比例ゲインを乗じた値に大きさが加算値振幅Ｄのリミッタを作用させて調整時加算値Ｖｄを出力しても良い。これにより、上記と実質的に殆ど同様な動作が得られ、加算値振幅Ｄの大きさの振幅を持ち、前記張力偏差Ｔｅに基づいて正負を決定した信号を調整時加算値Ｖｄとして計算し、また調整時加算値Ｖｄの変化を連続的にすることができる。
【００５０】
また、上記ではゲイン計算部２８が比例ゲインと積分ゲインを計算した結果を張力制御演算部２４に設定するよう記述したが、操作者に設定を促すよう計算結果を表示するものでもよい。
【００５１】
また、張力制御演算部２４は比例補償と積分補償からなるものとして記述したが、微分補償を追加してもよいことは言うまでもない。
【００５２】
本実施の形態は上記のように動作することで、様々な搬送速度などの条件下で、張力制御演算部２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、短時間で張力制御演算部２４のゲインを適切な値に設定することができる。すなわち、任意の搬送速度の条件で、張力制御演算部２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部２４のゲインを適切な値に設定することができ、張力を目標値である予め定めた値に保ちながら搬送材をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１によるロール間搬送制御装置１００の説明では、任意の搬送速度の運転状態で、張力制御演算部２４のゲインを短時間で調整を行うものであったが、本実施の形態は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に張力制御演算部のゲインの調整を自動的に行うものである。
【００５４】
図３は、本発明の実施の形態２によるロール間搬送制御装置２００の構成を表すブロック線図である。図１および図５と同一符号は実施の形態１および実施の形態３と同一部分を表し、説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態におけるロール間搬送制御装置２００は、搬送材１１のロール間搬送の運転を開始する前の立上げ時から適用するものである。
【００５６】
同期速度指令生成部１２３は、基本的には実施の形態１における同期速度指令生成部２３と同じものだが、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前において張力軸基準速度指令Ｖｒ０を０として、また速度軸速度指令Ｖｒ２を０として出力する。
【００５７】
張力制御演算部１２４は、設定した張力指令Ｔｒと張力検出値Ｔｆｂとの偏差である張力偏差Ｔｅと、調整実行指令Ｒｔとを入力とし、後述するように調整実行指令Ｒｔが一旦オンになった後にオフになった通常の状態においては、実施の形態１における張力制御演算部２４と同様な動作を行う。すなわち張力偏差Ｔｅに対して、比例ゲインを乗じる比例補償と、張力偏差Ｔｅに積分ゲインを乗じて積分を行う積分補償との和を張力制御補正値Ｖｃとして出力する。
【００５８】
また張力制御演算部１２４は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前で、調整実行指令Ｒｔがオンに変わるまでのオフの期間において、張力制御補正値Ｖｃを０として出力する。この動作は、比例ゲインおよび積分ゲインを０と設定する、あるいは制御演算を実行しないように設定するなどにより、張力制御補正値Ｖｃを０とする。これにより、事前にロール間搬送の動作を行わない場合でも、張力制御演算部１２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、調整実行指令Ｒｔがオンとなる自動調整期間へ移行し、張力制御演算部１２４のゲインを適切な値に設定することができる。
【００５９】
また張力制御演算部１２４は調整実行指令Ｒｔがオンになった間も０の値を保持した張力制御補正値Ｖｃを出力する。
【００６０】
次に、調整実行指令生成部１２７は外部からの操作に基づいてオンかオフかを表す信号である調整実行指令Ｒｔを生成する。ここで、本実施の形態におけるロール間搬送制御装置２００は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に張力制御演算部１２４の調整を行うものであるので、同期速度指令生成部１２３が出力する張力軸基準速度指令Ｖｒ０および速度軸速度指令Ｖｒ２が０であることを確認した後に調整実行指令Ｒｔをオンに変更する。
【００６１】
ここで、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２とは、どちらか一方が０であれば両方が０でなければ物理的な整合性が無いため、どちらか一方が０であることを確認すればよい。またその確認方法は、実際に張力軸基準速度指令Ｖｒ０或いは速度軸速度指令Ｖｒ２を監視しても良いが、実際にはロール間搬送制御装置２００の、操作者が操作することによる動作モードを表す変数などを読み取ることで実現できる。これにより、事前にロール間搬送の動作を行うことなく、張力制御演算部１２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、調整実行指令Ｒｔがオンとなる自動調整期間へ移行し、張力制御演算部１２４のゲインを適切な値に設定することができる。
【００６２】
次に、２値出力部１２５は、調整実行指令Ｒｔがオンの期間に動作し、張力偏差Ｔｅに基づいて、時間経過によって変化するよう設定した加算値振幅Ｄの大きさの振幅を持ち、張力偏差Ｔｅに基づいて正負の符号を決定した信号、すなわち張力偏差Ｔｅの符号に応じて＋Ｄと−Ｄの２つの値から片方を選んだ値を調整時加算値Ｖｄとして出力する。
【００６３】
具体的には、調整実行指令Ｒｔがオンになった時点から、張力偏差Ｔｅの符号が最初に変化するまでの間、調整時加算値Ｖｄの振幅である加算値振幅Ｄは相対的に小さい値になるよう設定する。すなわち、調整実行指令Ｒｔがオンになった時点から、張力偏差Ｔｅの符号が最初に変化する時点までの間の加算値振幅Ｄは、張力偏差Ｔｅの符号が最初に変化する時点以降の加算値振幅Ｄよりも小さくなるように設定する。これにより、調整開始時の挙動をより安定にすることができる。
【００６４】
また、張力偏差Ｔｅの符号は最初に変化して以降は、実施の形態１と同様に予め設定した値の加算値振幅Ｄを持つ調整時加算値Ｖｄを出力する。その結果、張力偏差Ｔｅの符合が最初に変化して以降は概ね一定の周波数で調整時加算値Ｖｄおよび張力偏差Ｔｅが振動する。
【００６５】
次に、ゲイン計算部１２８は張力偏差Ｔｅの符号が最初に変化して以降の張力偏差Ｔｅの振動の振動周期と振幅とを測定し、その結果に基づいて、実施の形態１と同様に張力制御演算部１２４の比例ゲインと積分ゲインとを計算して設定する。
【００６６】
図４は、本発明の実施の形態２によるロール間搬送制御装置２００の挙動を示す時間応答グラフである。図４は、ロール間搬送制御装置２００を用いた場合の、調整実行指令Ｒｔ、調整時加算値Ｖｄ、張力軸速度指令Ｖｒ１、張力検出値Ｔｆｂを示す。
【００６７】
図４に示すように、調整実行指令Ｒｔがオンになる以前は初期立上げ状態であり、張力軸基準速度指令Ｖｒ０は０であるため、調整時加算値Ｖｄと張力軸速度指令Ｖｒ１は同じである。また、張力検出値Ｔｆｂは０である。
【００６８】
次に、調整実行指令Ｒｔがオンになった直後は、調整時加算値Ｖｄの振幅は相対的に小さい値として設定されている。そのため、張力検出値Ｔｆｂは緩やかに上昇する。また、張力検出値Ｔｆｂが設定した張力指令Ｔｒを超える瞬間に張力偏差Ｔｅの符号が変化し、それ以降は相対的に大きな値に設定された振幅で調整時加算値Ｖｄが正負に振動する。その結果、張力検出値Ｔｆｂは比較的急峻な傾きと比較的大きな振幅で振動する。
【００６９】
ここで、上記のように、調整実行指令Ｒｔがオンに変わった直後の調整時加算値Ｖｄの絶対値が、張力偏差Ｔｅの符号が最初に変化する時点以降の調整時加算値Ｖｄの絶対値よりも小さくなるよう設定していることにより、ロール間の搬送材１１が張力が０で弛んでいる可能性もある状態から徐々に張力を発生させることで、最初に張力が発生するまでの予測しづらい動作をなるべく安定に行うことができる。また、一旦張力が発生した後は、張力偏差Ｔｅの振幅および周波数の測定が精度よくできるよう、比較的大きな振幅で動作させることが可能になる。
【００７０】
本実施の形態によるロール間搬送制御装置２００は上記のように動作するので、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前で、張力制御演算部１２４のゲインを全く設定していないような場合においても、安定な動作で、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部１２４のゲインを適切な値に設定することができ、張力を目標値である予め定めた値に保ちながら搬送材１１をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることができる。
【００７１】
実施の形態３．
実施の形態２では、２値出力部１２５の出力値である調整時加算値Ｖｄの振幅である加算値振幅Ｄ、すなわち張力軸速度の振幅は事前に設定されているものとしたが、調整実行時に、張力偏差Ｔｅの振動振幅が事前に設定した値に一致するように動作するよう構成することも可能である。
【００７２】
図５は、本発明の実施の形態３におけるロール間搬送制御装置３００の構成を表すブロック線図である。図１と同符号は実施の形態１と同一部分を表し、説明を省略する。
【００７３】
本実施の形態におけるロール間搬送制御装置３００は搬送材１１のロール間搬送の運転を開始する前の立上げ時から適用するものである。
【００７４】
また以降では、張力制御量検出器２０が張力検出値Ｔｆｂを検出するものとして説明するが、実施の形態１において説明したように、ダンサ変位などの張力制御量を出力する場合も全く同様である。
【００７５】
同期速度指令生成部２２３は、基本的には実施の形態１における同期速度指令生成部２３と同じものだが、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前において張力軸基準速度指令Ｖｒ０を０として、また速度軸速度指令Ｖｒ２を０として出力する。
【００７６】
張力制御演算部２２４は、設定した張力指令Ｔｒと張力検出値Ｔｆｂとの偏差である張力偏差Ｔｅと、調整実行指令Ｒｔとを入力とし、後述するように調整実行指令Ｒｔが一旦オンになった後にオフになった通常の状態においては、実施の形態１における張力制御演算部２４と同様な動作を行う。すなわち張力偏差Ｔｅに対して、比例ゲインを乗じる比例補償と、張力偏差に積分ゲインを乗じて積分を行う積分補償との和を張力制御補正値Ｖｃとして出力する。また張力制御演算部２２４は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前で、調整実行指令Ｒｔがオンに変わるまでのオフの期間において、張力制御補正値Ｖｃを０として出力する。この動作は、比例ゲインおよび積分ゲインを０と設定する、あるいは制御演算を実行しないように設定するなどにより、張力制御補正値Ｖｃを０とする。また張力制御演算部２２４は調整実行指令Ｒｔがオンになった間も０の値を保持した張力制御補正値Ｖｃを出力する。
【００７７】
次に、調整実行指令生成部２２７は外部からの操作に基づいてオンかオフかを表す信号である調整実行指令Ｒｔを生成する。ここで、本実施の形態におけるロール間搬送制御装置３００は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に張力制御演算部２２４の調整を行うものであるので、同期速度指令生成部２２３が出力する張力軸基準速度指令Ｖｒ０および速度軸速度指令Ｖｒ２が０であることを確認した後に調整実行指令Ｒｔをオンに変更する。調整実行指令生成部２２７が調整実行指令Ｒｔをオフにする動作については後述する。
【００７８】
出力振幅設定部２２９は、操作者による設定などにより張力振幅設定値Ｔｅｍが入力され、２値出力部２２５へ出力する。
【００７９】
２値出力部２２５は張力偏差Ｔｅ、調整実行指令Ｒｔ、張力振幅設定値Ｔｅｍを入力とし、張力偏差Ｔｅと張力振幅設定値Ｔｅｍに基づいて、以下で詳述するように調整時加算値Ｖｄを決定し、調整時加算値Ｖｄを出力する。
【００８０】
２値出力決定部２２５ｄは、実施の形態２における２値出力部１２５と同様な動作を行うもので、張力偏差Ｔｅに基づいて、調整実行指令Ｒｔがオンのときに、時間経過によって変化するよう設定した加算値振幅Ｄの大きさの振幅を持ち、張力偏差Ｔｅに基づいて正負の符号を決定した信号、すなわち張力偏差Ｔｅの符号に応じて＋Ｄと−Ｄの２つの値から片方を選んだ値を調整時加算値Ｖｄとして出力する。この加算値振幅Ｄは、後述のように振幅決定部２２５ｃによって決定されるものである。
【００８１】
図６は、本発明の実施の形態３による２値出力部２２５の構成を示すブロック線図である。
【００８２】
次に、２値出力部２２５の詳細な動作について図６を用いて説明する。２値出力部２２５は張力偏差Ｔｅ、調整実行指令Ｒｔ、張力振幅設定値Ｔｅｍを入力とし、調整実行指令Ｒｔがオンの場合のみ動作を行う。また２値出力部２２５は構成要素として出力振幅測定部２２５ａ、出力振幅比較部２２５ｂ、振幅決定部２２５ｃ、２値出力決定部２２５ｄを備える。
【００８３】
出力振幅測定部２２５ａは、張力制御偏差である張力偏差Ｔｅの振動の１周期分を測定してその振幅を張力偏差振幅Ｔｅａとして振動の周期毎に出力する。
【００８４】
出力振幅比較部２２５ｂは、上述した張力偏差振幅Ｔｅａが張力振幅設定値Ｔｅｍより小さいか否かを判断し、その結果を振幅決定部２２５ｃに出力する。
【００８５】
振幅決定部２２５ｃは、２値出力決定部２２５ｄが出力する調整時加算値Ｖｄの振幅である加算値振幅Ｄを決定する部分で、調整実行指令Ｒｔがオンになる前は所望の搬送速度或いは張力軸モータ１２の定格速度から換算した搬送速度に比べて非常に小さい１／１００以下といった微小値が設定してある。
【００８６】
また、調整実行指令Ｒｔがオンになった後は、振幅決定部２２５ｃは、出力振幅比較部２２５ｂの出力に基づいて、張力偏差振幅Ｔｅａが張力振幅設定値Ｔｅｍより小さい間、加算値振幅Ｄを初期値から徐々に増大するよう変更し、張力偏差振幅Ｔｅａが張力振幅設定値Ｔｅｍに到達したと判断すると、加算値振幅Ｄの変更を停止して一定値に保つ。
【００８７】
次に、ゲイン計算部２２８は張力偏差Ｔｅ、調整実行指令Ｒｔを入力とし、調整実行指令Ｒｔがオンになっている期間で、より良くは振幅決定部２２５ｃにおける加算値振幅Ｄの変更を停止している期間の、張力偏差Ｔｅの振動周期と振幅とを測定し、実施の形態１と同様に張力制御演算部２２４の比例ゲインと積分ゲインとを計算し、調整実行指令Ｒｔがオフになったときに設定する。
【００８８】
ここで、調整実行指令生成部２２７が調整実行指令Ｒｔをオフにする動作については、図示していないが、振幅決定部２２５ｃにおいて加算値振幅Ｄの変更を停止した後、予め定めた時間をカウントする、あるいは調整時加算値Ｖｄまたは張力偏差Ｔｅの振動回数が予め定めた回数以上発生したといった判断により調整実行指令Ｒｔをオフにする。
【００８９】
上記動作によるロール間搬送制御装置３００の挙動について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態３によるロール間搬送制御装置３００の挙動を示す時間応答グラフである。
【００９０】
本実施の形態では、調整実行指令Ｒｔがオンになる前は張力軸基準速度指令Ｖｒ０および張力軸速度指令Ｖｒ１は共に０に設定してある場合を示す。また上述のように張力制御演算部２２４が出力する張力制御補正値Ｖｃも０である。その結果、張力軸速度指令Ｖｒ１は０である。また本実施の形態はロール間搬送の運転を開始する前の立上げ時に実行するので、張力検出値Ｔｆｂも０である。
【００９１】
次に、調整実行指令Ｒｔがオンになると、振幅決定部２２５ｃが２値出力決定部２２５ｄが出力する調整時加算値Ｖｄの加算値振幅Ｄの初期値として設定していた微小な値を大きさとした調整時加算値Ｖｄおよびそれと同じ張力軸速度指令Ｖｒ１が生成される。それにより、張力検出値Ｔｆｂが徐々に大きくなる。
【００９２】
次に、張力検出値Ｔｆｂが張力指令Ｔｒに到達した後は、調整時加算値Ｖｄと張力軸速度指令Ｖｒ１および張力検出値Ｔｆｂが概ね一定の周期で振動し、上述のように振幅決定部２２５ｃが加算値振幅Ｄを徐々に大きくすることにより、調整時加算値Ｖｄと張力軸速度指令Ｖｒ１および張力検出値Ｔｆｂの振幅が徐々に大きくなる。
【００９３】
次に、張力指令Ｔｒと張力検出値Ｔｆｂの差である張力偏差Ｔｅが出力振幅設定部２２９で設定した張力振幅設定値Ｔｅｍに到達すると、振幅決定部２２５ｃが決定する加算値振幅Ｄが一定値に保たれるため、調整時加算値Ｖｄと張力軸速度指令Ｖｒ１および張力検出値Ｔｆｂが一定の振幅で振動する。
【００９４】
次に、上記の調整時加算値Ｖｄが一定の加算値振幅Ｄで振動する期間がある程度続いた後、調整実行指令Ｒｔがオフになり、またゲイン計算部２２８が上記のように張力制御演算部２２４の比例ゲインと積分ゲインとを計算して設定する。
【００９５】
次に、張力軸速度指令生成部１２６は上述した張力軸基準速度指令Ｖｒ０と、張力制御補正値Ｖｃと、調整時加算値Ｖｄとを加算した値を張力軸速度指令Ｖｒ１として出力する。ただし、上述のように調整実行指令Ｒｔが一旦オンになってオフになるまで、すなわち調整が完了するまでの期間は、張力軸基準速度指令Ｖｒ０および張力制御補正値Ｖｃは０であり、調整完了後は調整時加算値Ｖｄは０であるため、調整完了前は調整時加算値Ｖｄを張力軸速度指令Ｖｒ１に、調整完了後は張力軸基準速度指令Ｖｒ０と張力制御補正値Ｖｃとの和が張力軸速度指令Ｖｒ１となるよう、選択と加算とにより構成することも可能である。
【００９６】
本実施の形態によるロール間搬送制御装置３００が上記のように動作することによる効果について説明する。
【００９７】
本実施の形態によるロール間搬送制御装置３００の利点は、自励振動中の張力偏差Ｔｅの振幅を予め定めた値に近づけるように調整時加算値Ｖｄの振幅を自動で決定することができることである。
【００９８】
実施の形態１および２では、２値出力決定部２２５ｄが出力する調整時加算値Ｖｄの加算値振幅Ｄの大きさは、事前にその値を決定するものであった。その結果、張力検出値Ｔｆｂの振動振幅は事前に把握できないため、予想より大きくなる可能性がある。その場合、例えば張力指令Ｔｒより張力検出値Ｔｆｂの振動振幅が大きくなれば、搬送材１１の張力が負になろうとする、すなわち搬送材１１がロール間で弛むことになり、機構的に問題となる可能性が生じる。また上述したように張力制御量検出器２０が張力制御量として張力検出値Ｔｆｂでなくダンサ変位を出力するような場合、ダンサ変位の変動幅が機構的に制限されている場合もあるため、張力制御量の振幅が予め定めた値より大きくなり過ぎると問題になる可能性がある。
【００９９】
逆に、仮に実施の形態１或いは実施の形態２において、設定された加算値振幅Ｄが小さ過ぎると自励振動中の張力偏差Ｔｅの振幅が小さすぎると、ノイズに埋もれてしまうためその挙動が観測できない、または一定周期の自励振動が発生せずに正確なゲイン調整が困難になるため、張力偏差Ｔｅの振幅、即ち張力検出値Ｔｆｂの振幅が小さすぎると問題が生じる可能性がある。
【０１００】
上記のような必要性に対して本実施の形態によれば、張力振幅設定値Ｔｅｍさえ設定しておけば、操作者が調整時加算値Ｖｄの加算値振幅Ｄの設定を不適切に行って問題が生じて、加算値振幅Ｄの設定をやり直す可能性がなくなり、より簡単に短時間で張力制御演算部２２４のゲインを適切な値に設定することができる。
【０１０１】
また、振幅決定部２２５ｃで設定した加算値振幅Ｄの初期値を十分に小さい値にしているので、上述のように初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に適用した場合は、実施の形態２によるロール間搬送制御装置２００と同様に、ロール間の搬送材１１が、張力０で弛んでいる可能性もある状態から徐々に張力を張ることで、最初に張力を張るまでの予測しづらい動作をなるべく安定に行うことができる。
【０１０２】
なお、上記ではロール間搬送制御装置３００は搬送材１１のロール間搬送の運転を開始する前の立上げ時から適用するものであるとしたが、搬送材１１を搬送中に張力が概ね一定の状態であれば、搬送材１１が任意の搬送速度における搬送中にも適用することができる。その場合には調整実行指令Ｒｔがオンとなった時点で既に張力検出値Ｔｆｂは張力指令Ｔｒの近傍の値であることから、調整実行指令Ｒｔがオンとなってからすぐに張力偏差Ｔｅが微小振動を開始することとなる。
【０１０３】
本実施の形態によるロール間搬送制御装置３００は、上記のように動作することで、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前で、張力制御演算部２２４のゲインを全く設定していないような場合においても、また搬送運転を行っている最中においても、張力制御演算部２２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部２２４のゲインを適切な値に設定することができ、張力を所望の値に保ちながら搬送材１１をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることができる。
【０１０４】
このように、本実施の形態によるロール間搬送制御装置３００によれば、張力制御量の振幅を予め定めた大きさに指定し、かつ調整開始時の挙動を安定にすることができる。
【０１０５】
実施の形態４．
実施の形態２によるロール間搬送制御装置２００は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に張力制御演算部１２４のゲインの調整を自動的に行うもので、同期速度指令生成部１２３は張力軸基準速度指令Ｖｒ０および速度軸速度指令Ｖｒ２を０として出力するものであったが、同じ初期立上げ時の動作として、同期速度指令生成部が０でない値を出力するよう構成する方が効果的な場合もある。
【０１０６】
図８は、実施の形態４によるロール間搬送制御装置４００の構成を表すブロック線図である。図１および図３と同一番号は実施の形態１あるいは実施の形態２と同一部分を表し説明を省略する。
【０１０７】
調整実行指令生成部３２７は実施の形態２における調整実行指令生成部１２７と同様に、外部からの操作に基づいてオンかオフかを表す信号である調整実行指令Ｒｔを生成する。ここで、本実施の形態におけるロール間搬送制御装置４００は、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前に張力制御演算部２２４の調整を行うものであるので、同期速度指令生成部３２３が出力する張力軸基準速度指令Ｖｒ０および速度軸速度指令Ｖｒ２が０であることを確認した後に調整実行指令Ｒｔをオンに変更する。
【０１０８】
加算値振幅設定部３２９には、２値出力部３２５で用いる加算値振幅Ｄが外部から入力される。
【０１０９】
２値出力部３２５は調整実行指令Ｒｔと加算値振幅Ｄとを入力とし、調整実行指令Ｒｔがオンのときに、張力偏差Ｔｅに基づいて、予め設定した加算値振幅Ｄの大きさの振幅を持ち、張力偏差Ｔｅに基づいて正負の符号を決定した信号、すなわち張力偏差Ｔｅの符号に応じて＋Ｄと−Ｄの２つの値から片方を選んだ値を調整時加算値Ｖｄとして出力する。
【０１１０】
次に、同期速度指令生成部３２３は調整実行指令Ｒｔと加算値振幅Ｄとを入力とし、調整実行指令Ｒｔに基づいて張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２を出力する。初期立ち上げ時で調整実行指令Ｒｔがオンになる前のオフの期間は、張力軸基準速度指令Ｖｒ０および速度軸速度指令Ｖｒ２の両方を０として出力する。
【０１１１】
次に、同期速度指令生成部３２３は、調整実行指令Ｒｔがオンになると、オンになっている自動調整期間の間だけ、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２の大きさを加算値振幅Ｄに基づいて決定したオフセット値Ｄ２として出力する。このオフセット値Ｄ２は加算値振幅Ｄより少し大きい値として設定する。
【０１１２】
すなわち、オフセット値Ｄ２は加算値振幅Ｄに対して、概略として１倍以上５倍以下の範囲内の予め定めた定数を乗じた値として決定する。また調整実行指令Ｒｔがオフに変化すると、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２を再び０に変更する。
【０１１３】
上記動作によるロール間搬送制御装置４００の挙動について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態４によるロール間搬送制御装置４００の挙動を示す時間応答グラフである。本実施の形態では、調整実行指令Ｒｔがオンになる前は張力軸基準速度指令Ｖｒ０および張力軸速度指令Ｖｒ１は共に０に設定してある場合を示す。また張力制御演算部２２４が出力する張力制御補正値Ｖｃも０である。その結果、張力軸速度指令Ｖｒ１は０である。また本実施の形態はロール間搬送の運転を開始する前の立上げ時に実行するので、張力検出値Ｔｆｂも０である。
【０１１４】
次に調整実行指令Ｒｔがオンになると、オンになっている間だけ、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２の大きさを加算値振幅Ｄに基づいて決定したオフセット値Ｄ２として出力する。
【０１１５】
次に同期速度指令生成部３２３は、調整実行指令Ｒｔがオンになると、上述した同期速度指令生成部３２３の動作により、張力軸基準速度指令Ｖｒ０と速度軸速度指令Ｖｒ２の大きさが加算値振幅Ｄより大きい値となる。また、調整時加算値Ｖｄは上述の動作により＋Ｄか−Ｄの値をとる。その結果、張力軸速度指令Ｖｒ１は調整実行指令Ｒｔがオンの間、常に正の値になる。またその期間で張力検出値Ｔｆｂは、実施の形態１或いは実施の形態２と同様に、張力指令Ｔｒを中心として一定周期で振動する。
【０１１６】
上記のように構成したことによる効果について説明する。ロール間搬送機構１は場合により、搬送材１１を一方向にのみ搬送するようにギアなどが構成されていることがある。また、実施の形態２のように張力軸速度指令Ｖｒ１が０を中心に振動する場合、速度の符号に応じて摩擦が大きく変化したり、ギアのバックラッシの影響を大きく受ける場合もある。そのような場合、上述したように同期速度指令生成部３２３を構成することにより、張力軸速度指令Ｖｒ１は基本的に常に正の値となることにより、上記のような問題を生じることがない。
【０１１７】
また、同期速度指令生成部３２３は、上記のように２値出力部３２５の振幅設定に使われる加算値振幅Ｄを入力として、加算値振幅Ｄ以上で少し大きい値としてオフセット値Ｄ２を設定するので、張力軸速度指令Ｖｒ１および速度軸速度指令Ｖｒ２を不必要に大きくすることなく、小さな速度で動かすだけで、速度反転を招くことなく安定なロール間搬送機構１の動作で張力制御演算部２２４のゲイン設定を行うことができる。
【０１１８】
本実施の形態は上記のように動作することで、初期立上げ時のロール間搬送運転開始前で、張力制御演算部２２４のゲインを全く設定していないような場合においても、張力制御演算部２２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部２２４のゲインを適切な値に設定することができ、張力を所望の値に保ちながら搬送材１１をロール間で搬送する制御をユーザが簡単に実現できるロール間搬送制御装置を得ることができる。
【０１１９】
以上説明したように、実施の形態４にかかるロール間搬送制御装置４００によれば、摩擦或いはバックラッシが有っても問題を生じることなく、事前にロール間搬送の動作を行うことなく、張力制御演算部２２４の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、短時間で張力制御演算部２２４のゲインを適切な値に設定することができる。
【０１２０】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上のように、本発明にかかるロール間搬送制御装置は、金属、樹脂、紙などの素材で帯状または線状の搬送材を複数のモータで各々駆動するロールの間で張力を保持しながら搬送するロール間搬送制御装置に有用であり、特に、ロール間搬送において、様々な搬送速度などの条件で、張力制御演算部の制御ゲインの事前設定の状況に拠らず、また試行錯誤の煩わしさがなく且つ経験に基づく知識を必要とすることなく、短時間で張力制御演算部のゲインを適切な値に設定することができるロール間搬送制御装置に適している。
【符号の説明】
【０１２２】
１  ロール間搬送機構、１１  搬送材、１２  張力軸モータ、１３  張力軸ロール、１４  速度軸モータ、１５  速度軸ロール、２０  張力制御量検出器、２１  張力軸速度制御器、２２  速度軸速度制御器、２３，１２３，２２３，３２３  同期速度指令生成部、２４，１２４，２２４  張力制御演算部、２５，１２５，２２５，３２５  ２値出力部、２６，１２６  張力軸速度指令生成部、２７，１２７，２２７，３２７  調整実行指令生成部、２８，１２８，２２８  ゲイン計算部、１００，２００，３００，４００  ロール間搬送制御装置、２２９  出力振幅設定部、３２９  加算値振幅設定部、２２５ａ  出力振幅測定部、２２５ｂ  出力振幅比較部、２２５ｃ  振幅決定部、２２５ｄ  ２値出力決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月28日(2016.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度軸モータで駆動する速度軸ロールと、張力軸モータで駆動する張力軸ロールとで、前記速度軸ロールと前記張力軸ロールとの間の搬送材に張力を与えながら搬送するロール間搬送制御装置において、
前記搬送材の張力変動に応じて変化し、所望の値になるよう制御される変数である張力制御量を検出して出力する張力制御量検出器と、
前記速度軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が速度軸速度指令に一致するよう前記速度軸モータの制御を行う速度軸速度制御器と、
前記張力軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が張力軸速度指令に一致するよう前記張力軸モータの制御を行う張力軸速度制御器と、
前記速度軸速度指令と、前記張力軸速度指令の基準となる張力軸基準速度指令とを、両者の変化が同期するよう生成する同期速度指令生成部と、
設定した張力制御指令値と前記張力制御量との偏差である張力制御偏差に対して比例ゲインを乗じて得た比例補償と、前記張力制御偏差に積分ゲインを乗じて積分して得た積分補償と、に基づいて張力制御補正値を出力する張力制御演算部と、
外部からの指示入力に基づいて、予め定めた自動調整期間の間オンとなる調整実行指令を出力する調整実行指令生成部と、
前記自動調整期間の間、予め定めた加算値振幅の大きさの振幅を持ち前記張力制御偏差に基づいて正負を決定した調整時加算値を出力する２値出力部と、
前記張力軸基準速度指令と前記張力制御補正値と前記調整時加算値とを入力とし、これらの加算あるいは選択に基づいて前記張力軸速度指令を出力する張力軸速度指令生成部と、
前記自動調整期間の間に、前記張力制御偏差の振動周期と振幅とを測定した結果に基づいて、前記比例ゲインと前記積分ゲインとを計算するゲイン計算部と、
を備え、
前記調整実行指令生成部は、前記同期速度指令生成部の前記速度軸速度指令と前記張力軸基準速度指令との両方、あるいは片方が０である場合に、オンの調整実行指令を出力し、
前記２値出力部は、前記加算値振幅を時間経過によって変化させ、前記調整実行指令生成部の出力がオンになった時点から前記張力制御偏差の符号が最初に変化する時点までの間の前記加算値振幅が、前記張力制御偏差の符号が最初に変化する時点以降の加算値振幅よりも小さくなるように設定する
ことを特徴とするロール間搬送制御装置。
【請求項２】
外部から張力振幅設定値が入力される出力振幅設定部を備え、
前記２値出力部は、
前記張力制御偏差の振幅である張力偏差振幅を計算して出力する出力振幅測定部と、
前記張力偏差振幅と前記張力振幅設定値との大きさを比較する出力振幅比較部と、
前記出力振幅比較部の出力に基づいて、前記張力偏差振幅が前記張力振幅設定値より小さい間、前記加算値振幅を初期値から増大するように更新して出力する振幅決定部と、
前記加算値振幅の大きさを持つ正の値と負の値の２つの値のうちから前記張力制御偏差に基づいて選択した一方の値を前記調整時加算値として出力する２値出力決定部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のロール間搬送制御装置。
【請求項３】
速度軸モータで駆動する速度軸ロールと、張力軸モータで駆動する張力軸ロールとで、前記速度軸ロールと前記張力軸ロールとの間の搬送材に張力を与えながら搬送するロール間搬送制御装置において、
前記搬送材の張力変動に応じて変化し、所望の値になるよう制御される変数である張力制御量を検出して出力する張力制御量検出器と、
前記速度軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が速度軸速度指令に一致するよう前記速度軸モータの制御を行う速度軸速度制御器と、
前記張力軸ロールが前記搬送材を搬送する速度が張力軸速度指令に一致するよう前記張力軸モータの制御を行う張力軸速度制御器と、
前記速度軸速度指令と、前記張力軸速度指令の基準となる張力軸基準速度指令とを、両者の変化が同期するよう生成する同期速度指令生成部と、
設定した張力制御指令値と前記張力制御量との偏差である張力制御偏差に対して比例ゲインを乗じて得た比例補償と、前記張力制御偏差に積分ゲインを乗じて積分して得た積分補償と、に基づいて張力制御補正値を出力する張力制御演算部と、
外部からの指示入力に基づいて、予め定めた自動調整期間の間オンとなる調整実行指令を出力する調整実行指令生成部と、
前記自動調整期間の間、予め定めた加算値振幅の大きさの振幅を持ち前記張力制御偏差に基づいて正負を決定した調整時加算値を出力する２値出力部と、
前記張力軸基準速度指令と前記張力制御補正値と前記調整時加算値とを入力とし、これらの加算あるいは選択に基づいて前記張力軸速度指令を出力する張力軸速度指令生成部と、
前記自動調整期間の間に、前記張力制御偏差の振動周期と振幅とを測定した結果に基づいて、前記比例ゲインと前記積分ゲインとを計算するゲイン計算部と、
外部から前記加算値振幅が入力される加算値振幅設定部と、
を備え、
前記同期速度指令生成部は、
初期立上げ時で前記調整実行指令がオンに変わるまでのオフの期間および前記調整実行指令がオンからオフに変わる直後は、前記速度軸速度指令と前記張力軸基準速度指令とを０として出力し、前記自動調整期間は前記加算値振幅以上の大きさを持つ前記張力軸基準速度指令と前記速度軸速度指令とを出力する
ことを特徴とするロール間搬送制御装置。
【国際調査報告】
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