(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ装置であって、
前記負荷の機種ごとの、機種の識別情報と、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部と、
前記負荷に電圧を印加する駆動回路と、
前記負荷に電圧を印加しているときに前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標とに対応する機種を前記機種情報から抽出することにより、接続される前記負荷の機種を判別する機種判別部と、
前記負荷の慣らし運転を制御する慣らし運転制御部と、
を備え、
前記情報記憶部は、前記負荷の機種ごとの慣らし運転の条件を示す慣らし運転情報を記憶し、
前記慣らし運転制御部は、前記機種判別部の判別結果と前記慣らし運転情報とに基づいて慣らし運転を制御することを特徴とするパワーアンプ装置。
【請求項２】
前記情報記憶部は、慣らし運転の完了条件を前記負荷の機種ごとに記憶し、
前記慣らし運転制御部は、慣らし運転の終了ごとに、完了判別処理を実施し、
前記慣らし運転制御部は、前記完了判別処理では、前記負荷に電圧を印加しているときに前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて、前記指標を算出し、算出した前記指標が、前記完了条件を満たすか否かを判断し、前記完了判別処理において前記完了条件を満たすと判断すると、慣らし運転を完了することを特徴とする請求項１に記載のパワーアンプ装置。
【請求項３】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ装置であって、
前記負荷の機種ごとの、機種の識別情報と、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部と、
前記負荷に電圧を印加する駆動回路と、
前記負荷に電圧を印加しているときに前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標とに対応する機種を前記機種情報から抽出することにより、接続される前記負荷の機種を判別する機種判別部と、
前記負荷の通常運転を制御する指令部と、
を備え、
前記情報記憶部は、前記負荷の機種ごとの前記通常運転の制御に用いられる情報を制御情報として記憶し、
前記指令部は、前記機種判別部の判別結果と前記制御情報とに基づいて、前記通常運転を制御することを特徴とするパワーアンプ装置。
【請求項４】
前記制御情報は、前記負荷の励磁電流と前記負荷のトルクとの関係を示す特性の非線形性を補正するための補正情報であり、
前記指令部は、前記機種判別部の判別結果と前記補正情報とに基づいて、前記非線形性の補正を行うことを特徴とする請求項３に記載のパワーアンプ装置。
【請求項５】
前記機種判別部は、前記検出値の最大値を求め、前記最大値に１以下の予め定められた値を乗算した電流値を求め、前記電流値となった時点の電圧の印加開始からの経過時間を、前記指標として算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のパワーアンプ装置。
【請求項６】
前記指標はコイルの時定数であり、前記予め定められた値は０．６３であることを特徴とする請求項５に記載のパワーアンプ装置。
【請求項７】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ、を備えるテンションコントローラであって、
前記負荷の機種ごとの、機種の識別情報と、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部と、
前記負荷に電圧を印加する駆動回路と、
前記負荷に電圧を印加しているときに前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標と、前記機種情報とに基づいて、接続される前記負荷の機種を判別する機種判別部と、
前記負荷の慣らし運転を制御する慣らし運転制御部と、
を備え、
前記情報記憶部は、前記負荷の機種ごとの慣らし運転の条件を示す慣らし運転情報を記憶し、
前記慣らし運転制御部は、前記機種判別部の判別結果と前記慣らし運転情報とに基づいて慣らし運転を制御することを特徴とするテンションコントローラ。
【請求項８】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ、を備えるテンションコントローラであって、
前記負荷の機種ごとの、機種の識別情報と、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部と、
前記負荷に電圧を印加する駆動回路と、
前記負荷に電圧を印加しているときに前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標と、前記機種情報とに基づいて、接続される前記負荷の機種を判別する機種判別部と、
前記負荷の通常運転を制御する指令部と、
を備え、
前記情報記憶部は、前記負荷の機種ごとの前記通常運転の制御に用いられる情報を制御情報として記憶し、
前記指令部は、前記機種判別部の判別結果と前記制御情報とに基づいて、前記通常運転を制御することを特徴とするテンションコントローラ。
【請求項９】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ装置における前記負荷の判別方法であって、
前記負荷の機種ごとの、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶ステップと、
前記負荷に電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記負荷に電圧を印加しているときの前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標と、前記機種情報とに基づいて、接続される前記負荷の機種を判別する判別ステップと、
前記負荷の機種ごとの慣らし運転の条件を示す慣らし運転情報を記憶する慣らし運転情報記憶ステップと、
前記判別ステップの判別結果と前記慣らし運転情報とに基づいて慣らし運転を制御する運転制御ステップと、
を含むことを特徴とする負荷の判別方法。
【請求項１０】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ装置における前記負荷の判別方法であって、
前記負荷の機種ごとの、前記負荷に印加する電圧と、前記電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、前記電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶ステップと、
前記負荷に電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記負荷に電圧を印加しているときの前記負荷に流れる電流の検出値に基づいて前記指標を算出し、前記負荷に印加した電圧と、前記検出値と、算出した前記指標と、前記機種情報とに基づいて、接続される前記負荷の機種を判別する判別ステップと、
前記負荷の機種ごとの通常運転の制御に用いられる情報を制御情報として記憶する制御情報記憶ステップと、
前記判別ステップの判別結果と前記制御情報とに基づいて、前記通常運転を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする負荷の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パウダクラッチまたはパウダブレーキを制御するパワーアンプ装置、テンションコントローラおよび負荷の判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パウダクラッチおよびパウダブレーキは、トルクの伝達に、パウダすなわち磁性鉄粉を使用する。パウダクラッチおよびパウダブレーキは、主に、紙、フィルムといった長尺材の巻取り、巻出し用の張力制御システムに用いられる。また、パウダクラッチおよびパウダブレーキは、一般機械におけるトルクリミッタなどに用いられることもある。【０００３】
パウダクラッチは、励磁コイルと呼ばれるコイルを備え、コイルに電流を流すことによりパウダに磁気を与えると、トルクが伝達されクラッチとして動作する。また、パウダクラッチの出力側を固定するとパウダブレーキとして動作する。パウダクラッチおよびパウダブレーキは、トルクの伝達にパウダを使用するもので、流体クラッチの長所である滑らかさ、摩擦板式クラッチの長所である連結時の能率の高さといった、複数の長所を兼ね備えている。【０００４】
パウダクラッチまたはパウダブレーキを制御するパワーアンプ装置は、トルク指令などの指令を基に、指令に応じた励磁電流がパウダクラッチまたはパウダブレーキのコイルに流れるようにパウダクラッチまたはパウダブレーキを制御する。パワーアンプ装置における制御方式としては、パウダクラッチまたはパウダブレーキへ定電圧を出力する電圧制御方式、パウダクラッチまたはパウダブレーキへ定電流を出力する電流制御方式がある。【０００５】
パウダクラッチおよびパウダブレーキは、トルクの伝達にパウダを使用しているため、輸送中の衝撃などによりパウダが偏在することがある。パウダが偏在すると、トルクが低くなったり、変動したりすることがある。したがって、パウダクラッチおよびパウダブレーキの本来の性能を引き出すためには、パウダが均一に分布していることが重要である。パウダを均一に分布させるために、慣らし運転が行われることがある。慣らし運転の条件は、パウダクラッチおよびパウダブレーキの機種に応じて定められている。【０００６】
また、パウダクラッチおよびパウダブレーキでは、励磁電流と伝達トルクとの関係を示す励磁電流対伝達トルクの特性は、非線形であることから、一般に、励磁電流対伝達トルクの特性が線形となるように補正が行われる。この補正のためには、機種に応じたパラメータが設定される必要がある。このように、一般に、パウダクラッチまたはパウダブレーキを制御する装置では、パウダクラッチまたはパウダブレーキの機種を示す情報が使用される。このため、一般に、パウダクラッチまたはパウダブレーキを制御する装置は、機種を示す情報を取得する。【０００７】
パウダクラッチおよびパウダブレーキの機種を示す情報を取得する技術の一例として特許文献１が挙げられる。特許文献１では、パウダクラッチおよびパウダブレーキ用のフィードバック制御システムにおいて、作業者が形名を直接入力したり、パウダクラッチまたはパウダブレーキに付与されているＱＲコード（登録商標）、バーコードといった情報を作業者が携帯電話に読み取らせたりすることにより、形名識別部が、使用されるパウダクラッチまたはパウダブレーキの形名を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−８７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、作業者が形名を直接入力したり、作業者が携帯電話を操作したりする必要がある。このため、特許文献１に記載の技術を、パウダクラッチまたはパウダブレーキを負荷として制御するパワーアンプ装置に適用すると、負荷機種の判別のために作業者の工数を要するという問題がある。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業者の工数を抑制して負荷機種の判別を行うことができるパワーアンプ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、本発明にかかるパワーアンプ装置は、パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷と接続可能なパワーアンプ装置であって、負荷の機種ごとの、機種の識別情報と、負荷に印加する電圧と、電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部、を備える。また、パワーアンプ装置は、負荷に電圧を印加する駆動回路と、負荷に電圧を印加しているときに負荷に流れる電流の検出値に基づいて指標を算出し、負荷に印加した電圧と、検出値と、算出した指標とに対応する機種を機種情報から抽出することにより、接続される負荷の機種を判別する機種判別部と、負荷の慣らし運転を制御する慣らし運転制御部と、を備える。情報記憶部は、負荷の機種ごとの慣らし運転の条件を示す慣らし運転情報を記憶し、慣らし運転制御部は、機種判別部の判別結果と慣らし運転情報とに基づいて慣らし運転を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、作業者の工数を抑制して負荷機種の判別を行う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】実施の形態１にかかる張力制御システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１のパワーアンプ装置の構成例を示す図
【図３】実施の形態１における、コイルに印加される電圧とコイルに流れる励磁電流の一例を示す模式図
【図４】実施の形態１の機種情報の一例を示す図
【図５】実施の形態１の自動機種判別手順の一例を示すフローチャート
【図６】実施の形態２のパワーアンプ装置の構成例を示す図
【図７】実施の形態２の慣らし運転の様子を示す図
【図８】機種ごとの慣らし運転の条件が格納されている実施の形態２の慣らし運転情報の一例を示す図
【図９】実施の形態３のパワーアンプ装置の構成例を示す図
【図１０】実施の形態３の機種情報の一例を示す図
【図１１】実施の形態３の慣らし運転の完了の自動判別処理の一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態４のパワーアンプ装置の構成例を示す図
【図１３】実施の形態４の負荷の励磁電流対伝達トルクの特性の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態にかかるパワーアンプ装置、テンションコントローラおよび負荷の判別方法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にかかる張力制御システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の張力制御システムは、パワーアンプ装置１と設定装置２と負荷４を備える。本実施の形態では、負荷４は、パウダクラッチまたはパウダブレーキであるが、負荷４は、パウダクラッチまたはパウダブレーキに限定されない。パワーアンプ装置１は、異なる複数の機種の負荷４に接続可能である。設定装置２は、パワーアンプ装置１が負荷に出力する電圧、電流といった値を設定する装置である。設定装置２は、電圧、電流などの値の設定を受け付けるための調整ボリュームであってもよいし、テンションコントローラなどの制御装置であってもよい。パワーアンプ装置１と設定装置２は、制御システム３を構成する。パワーアンプ装置１と設定装置２は、別体であってもよいし、一体化されていてもよい。パワーアンプ装置１と、テンションコントローラである設定装置２とが一体化して構成されて制御システム３を構成する場合、制御システム３は、パワーアンプを内蔵したすなわちパワーアンプを備えるテンションコントローラである。本実施の形態の張力制御システムは、印刷機、スリッターといった装置において、材料５の張力を調整する。材料は、例えば、紙、フィルムである。
【００１６】
パワーアンプ装置１は、設定装置２から出力される信号である設定信号に基づいて、負荷４に、電圧を印加するまたは電流を流す。設定信号は、目標の張力に対応するトルクに設定するための電流、電圧などを示す。なお、設定信号は、設定装置２から入力される例に限らず、パワーアンプ装置１が備えた入力手段により入力されてもよい。目標の張力は、設定装置２を作業者が操作することにより設定されるが、目標の張力の設定方法はこれに限定されない。なお、以下では、パワーアンプ装置１の負荷４がパウダクラッチの場合を例に説明するが、パワーアンプ装置１の負荷４はパウダブレーキであってもよい。すなわち、パワーアンプ装置１の負荷４は、パウダクラッチであってもパウダブレーキであってもよい。
【００１７】
負荷４は、励磁コイルと呼ばれるコイル、入力側の回転体および出力側の回転体を備える。コイルには、パワーアンプ装置１から電圧が印加されることにより励磁電流が流れる。コイルに励磁電流が流れることにより、トルクが伝達され、材料５に張力が生じる。負荷４がパウダブレーキである場合にも、同様に、パワーアンプ装置１から電圧が印加されることにより、負荷４の入力側の回転体から出力側の回転体へトルクが伝達され、材料５に張力が生じる。
【００１８】
図２は、本実施の形態のパワーアンプ装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、パワーアンプ装置１は、演算処理部１１、情報記憶部１２および駆動回路１３を備える。演算処理部１１は、指令部１１１および機種判別部１１２を備える。
【００１９】
指令部１１１には、設定装置２から設定信号が入力される。指令部１１１は、設定信号に基づいて、負荷４の通常運転を制御する。なお、ここでは、通常運転とは、負荷４の慣らし運転が完了した後の、通常の運転を示す。指令部１１１は、具体的には、設定信号に基づいて、励磁電流または負荷４に印加する電圧を駆動回路１３へ指示する。駆動回路１３は、指令部１１１からの指示に基づいて負荷４へ、電圧を印加するまたは電流を流す。
【００２０】
機種判別部１１２は、負荷４の機種を判別する。一般に、パウダクラッチおよびパウダブレーキでは、慣らし運転の条件を決定したり、励磁電流対伝達トルクの特性が線形となるように補正したりする必要がある。
【００２１】
従来は、慣らし運転を行う際には、作業者が機種を判別して、機種に応じた条件に基づいて励磁電流を手動で設定していた。このため、作業者の手間がかかるとともに、条件の誤入力の可能性がある。また、作業者が機種の判別を誤る可能性があるという問題がある。このため、負荷機種の自動判別が望まれる。
【００２２】
また、パウダクラッチおよびブレーキでは、励磁電流と伝達トルクとの関係を示す励磁電流対伝達トルクの特性は、非線形であることから、一般に、励磁電流対伝達トルクの特性が線形となるように補正が行われる。この補正のためには、パウダクラッチおよびブレーキの機種に応じたパラメータを手動で設定する必要がある。作業者が手動で設定を行うと、作業者の手間がかかるともに、パラメータの誤入力などが生じる可能性がある。このためにも負荷機種の自動判別が望まれる。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、機種判別部１１２が、負荷４の機種を自動判別する。具体的には、機種判別部１１２は、負荷４に電圧を印加しているときに負荷４のコイルに流れる電流の検出値、すなわち励磁電流の検出値に基づいて、コイルの時定数を算出し、コイルの時定数に基づいて、負荷４の機種を判別する。機種判別部１１２における負荷４の機種の判別方法の詳細については後述する。
【００２４】
ここで、パワーアンプ装置１のハードウェア構成について説明する。演算処理部１１は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える制御回路であってもよい。処理回路が制御回路である場合、この制御回路は、プロセッサと、メモリとを備える。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）である。メモリは、例えば、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等が該当する。
【００２５】
制御回路により、演算処理部が実現される場合、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、演算処理部１１の機能が実現される。また、メモリは、プロセッサが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
【００２６】
上記の処理回路が、専用のハードウェアとして構成される場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。演算処理部１１は、専用のハードウェアである処理回路と制御回路とが組み合わされて実現されてもよい。
【００２７】
図２に示した情報記憶部１２は、メモリにより実現される。このメモリは、演算処理部１１を実現する制御回路のメモリの一部であってもよいし、制御回路のメモリとは別に設けられてもよい。図２に示した駆動回路１３は、増幅器などを含む電子回路である。
【００２８】
次に、本実施の形態の機種判別部１１２における負荷４の機種の判別方法について説明する。図３は、本実施の形態における、コイルに印加される電圧とコイルに流れる励磁電流の一例を示す模式図である。図３において、横軸は時間を示している。図３の上段には、コイルに印加される電圧が示され、図３の下段には、コイルに流れる励磁電流を示している。パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷４のコイルに電圧が印加されると、コイルの抵抗とインダクタンスに応じて、図３に示すように、励磁電流は指数関数的に上昇する。過渡状態の励磁電流の特性は、コイルの抵抗とインダクタンスによって決まり、この特性を表す指標の一例がコイルの時定数である。過渡状態の励磁電流の特性は、コイルの抵抗およびインダクタンスに依存するが、これは負荷４の機種に依存する。したがって、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標がわかれば、負荷４の機種を判別できることになる。以下、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標の一例として、コイルの時定数を用いる例を説明するが、過渡状態の励磁電流を示す指標はこれに限定されない。本実施の形態では、負荷４の機種ごとに、機種の識別情報と、印加される電圧と、飽和した後の励磁電流と、慣らし運転の前のコイルの時定数（慣らし運転前のコイル時定数）とを機種情報として情報記憶部１２に格納しておく。すなわち、情報記憶部１２は、負荷４の機種ごとの、負荷４に印加する電圧と、電圧の印加により流れる励磁電流と、コイルの時定数との対応を機種情報として記憶する。図４は、本実施の形態の機種情報の一例を示す図である。機種判別部１１２には、駆動回路１３で検出された励磁電流が入力される。機種判別部１１２は、検出された励磁電流を用いて時定数を算出し、印加した電圧、検出された励磁電流および算出された時定数を用いて、情報記憶部１２に格納されている機種情報を参照して自動的に機種を特定する。なお、電圧を印加する際の電圧値が固定である場合には、機種情報に電圧が含まれなくても良い。
【００２９】
図５は、本実施の形態の自動機種判別手順の一例を示すフローチャートである。パワーアンプ装置１の駆動回路１３が負荷に電圧を印加する（ステップＳ１）。このときに、印加される電圧の電圧値は例えばあらかじめ定められている。また、この電圧値は、図示しない入力手段などによる作業者からの入力に基づいて変更可能であってもよい。次に、機種判別部１１２は、負荷４の電流すなわち励磁電流を取得する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、機種判別部１１２は、駆動回路１３の電流検出器により検出された電流を、駆動回路１３から取得する。機種判別部１１２は、取得した電流の検出値を、電圧の印加を開始した時点からの経過時間を示す情報とともに保持しておく。
【００３０】
次に、機種判別部１１２は、保持している電流の検出値に基づいて、電流の最大値を算出する（ステップＳ３）。図３に例示したように、コイルを流れる励磁電流は時間の経過とともに急激に増加した値に飽和する。すなわち、励磁電流は時間の経過とともに急速に増加した後に、一定値に収束する。機種判別部１１２は、電流の最大値を算出するために必要な時間経過後の電流の検出値を用いて、電流の最大値を算出する。
【００３１】
次に、機種判別部１１２は、６３％電流、すなわち最大値の６３％となる電流値を算出し、算出した６３％電流を用いて時定数を算出する（ステップＳ４）。具体的には、機種判別部１１２は、電流の検出値が６３％電流となった時点の、電圧の印加の開始からの経過時間を、時定数として求める。なお、ここでは、最大値の６３％となる電流値を算出した、すなわち最大値に０．６３を乗じて電流値を算出したが、最大値に乗算する値は０．６３に限定されない。上述したように、コイルの時定数は、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標の一例であり、この指標として、例えば、電圧の印加の開始から、電流の最大値の７５％となるまでの時間などを用いてもよい。この場合には、機器情報にコイルの時定数のかわりに電流の最大値の７５％となるまでの時間を格納しておき、ステップＳ４では、電圧の印加の開始から、電流の最大値の７５％となるまでの時間を求めることになる。このように、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標として、電圧の印加の開始から、電流の最大値に１以下の予め定められた値を乗算した値の電流になるまでの時間を用いてもよい。この場合、機種判別部１１２は、最大値に１以下の予め定められた値を乗算し、過渡状態の励磁電流を示す指標を求めるための電流値を求め、この電流値から指標を求める。
【００３２】
次に、機種判別部１１２は、印加した電圧、算出した電流の最大値と、算出した時定数と機種情報とを用いて、印加した電圧、算出した電流の最大値と、算出した時定数とに対応する機種を機種情報から抽出することにより、負荷４の機種を特定し（ステップＳ５）、負荷機種の自動判別処理を終了する。
【００３３】
以上のように、本実施の形態のパワーアンプ装置１は、負荷４の電流を検出し、検出した電流に基づいて電流の最大値とコイルの時定数を算出し、負荷４に印加した電圧と、電流の最大値と時定数と機種情報とに基づいて、負荷４の機種を判別する。すなわち、機種判別部１１２は、負荷４に印加した電圧と、負荷４の電流の検出値と、算出したコイルの時定数とに対応する機種を機種情報から抽出することにより、接続される負荷４の機種を判別する。これにより、パワーアンプ装置１は、作業者が手動で設定することなく、負荷の機種を自動判別することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、パワーアンプ装置１が負荷の機種を自動判別する例を説明したが、パワーアンプ装置１とは別の制御装置を設けて、制御装置が機種判別部１１２および情報記憶部１２を備えてもよい。この場合、制御装置は、パワーアンプ装置１から、負荷４に印加する電圧と、負荷４の電流の検出値とを取得してもよい。
【００３５】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかる実施の形態２のパワーアンプ装置の構成例を示す図である。本実施の形態のパワーアンプ装置１ａは、実施の形態１のパワーアンプ装置１の演算処理部１１の代わりに演算処理部１１ａを備える以外は、実施の形態１のパワーアンプ装置１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を主に説明する。
【００３６】
上述したとおり、パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷４は、トルクの伝達にパウダを使用しているため、輸送中の衝撃などによりパウダが偏在し、トルクが低くなったり、変動したりすることがある。したがって、パウダクラッチ、パウダブレーキは、出荷された後、実際の運用を行う前に、一般的に、慣らし運転が行われる。慣らし運転の条件は、負荷４の機種に応じて定められている。本実施の形態では、情報記憶部１２には、実施の形態１の機種情報に加えて、機種ごとの慣らし運転の情報を示す慣らし運転情報がさらに格納されている。
【００３７】
本実施の形態の演算処理部１１ａは、実施の形態１の演算処理部１１に、負荷４の慣らし運転を制御する慣らし運転制御部１１３が追加される以外は実施の形態１の演算処理部１１と同様である。本実施の形態の演算処理部１１ａは、実施の形態１の演算処理部１１と同様に処理回路により実現される。
【００３８】
図７は、本実施の形態の慣らし運転の様子を示す図である。図７において、横軸は時間を示している。図７の上段には、慣らし運転における励磁電流が示され、図７の下段には、慣らし運転におけるトルクが示されている。図７に示すように、慣らし運転では、一般に電流が複数回負荷４に流される。慣らし運転では、周期的に一定時間の電流が負荷４に流されることにより、周期的に励磁電流が発生する。慣らし運転の条件は、例えば、回転速度、励磁電流、電流ＯＮ／ＯＦＦ時間、回数によって定められる。図８は、機種ごとの慣らし運転の条件が格納されている本実施の形態の慣らし運転情報の一例を示す図である。慣らし運転情報は、負荷の機種ごとの慣らし運転の条件を示す。回転速度は、入力側の回転体の回転速度であり、電流ＯＮ／ＯＦＦ時間は、励磁電流が発生する時間すなわち負荷４に電流を流す時間と励磁電流が発生しない時間すなわち負荷４に電流を流さない時間とを示す。図８に示した例では、負荷４に電流を流す時間であるＯＮ時間と負荷４に電流を流さない時間であるＯＦＦ時間とが、ＯＮ時間／ＯＦＦ時間の形式で示されている。駆動回路１３は、例えば、スイッチを備え、このスイッチがＯＮとなるか否かにより、負荷４に電流を流すか否かが制御される。回数は、周期的に電流を流す回数、すなわち慣らし運転の回数を示している。これらの慣らし運転の条件は機種ごとに定められており、慣らし運転情報には機種ごとの慣らし運転条件が格納されている。
【００３９】
機種判別部１１２は、実施の形態１と同様に負荷４の機種を判別し、判別結果、すなわち機種の識別情報を、慣らし運転制御部１１３へ出力する。慣らし運転制御部１１３は機種判別部１１２の判別結果と慣らし運転情報とに基づいて慣らし運転を制御する。具体的には、機種判別部１１２から出力された判別結果を用いて、情報記憶部１２に格納されている慣らし運転情報から、判別結果に対応する慣らし運転条件を抽出し、抽出した運転条件に基づいて、慣らし運転を実行するための指令を生成して、駆動回路１３へ出力する。駆動回路１３は、慣らし運転制御部１１３から出力された指令に基づいて、負荷４へ電流を流す。これにより、慣らし運転が行われる。
【００４０】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、パワーアンプ装置１ａの機種判別部１１２が、負荷４の機種を自動判別し、慣らし運転制御部１１３が機種判別部１１２による判別結果と情報記憶部１２に格納されている慣らし運転情報に基づいて、慣らし運転を制御する。従来は、作業者が機種に応じて、手動で慣らし運転を行っていた。本実施の形態では、パワーアンプ装置１ａが、負荷４の機種に応じた条件で慣らし運転を実施するので、作業者が、手動で慣らし運転の設定を行う必要がない。また、負荷４に、機種を識別するためのバーコードなどの識別情報を添付する必要もない。
【００４１】
実施の形態３．
図９は、本発明にかかる実施の形態３のパワーアンプ装置の構成例を示す図である。本実施の形態のパワーアンプ装置１ｂは、実施の形態２のパワーアンプ装置１ａの演算処理部１１ａの代わりに演算処理部１１ｂを備える以外は、実施の形態２のパワーアンプ装置１ａと同様である。実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態２と異なる点を主に説明する。
【００４２】
本実施の形態の演算処理部１１ｂは、実施の形態２の慣らし運転制御部１１３の代わりに慣らし運転制御部１１３ａを備える以外は、実施の形態２の演算処理部１１ａと同様である。演算処理部１１ｂは、実施の形態１の演算処理部１１と同様に処理回路により実現される。
【００４３】
本実施の形態では、情報記憶部１２に記憶される機種情報には、慣らし運転前のコイルの時定数だけでなく、慣らし運転後のコイルの時定数（慣らし運転後のコイル時定数）が格納されている。負荷４のトルクは、実施の形態２の図７に示したように、複数回の慣らし運転において、電流が流される回数、すなわち慣らし運転の回数が増えるにつれて増加し、ある程度の時間が経過すると安定する。ある程度の時間が経過するとトルクの増加が一定量以下となる。トルクが安定するということは、内部で不均一に分布していたパウダが均一に分布するようになったことを示している。パウダの分布が不均一な状態から均一な状態に変化すると、コイルの周囲を構成する磁気回路が、慣らし運転の開始時から変化する。すなわち、コイルの時定数が、慣らし運転の開始時から変化する。このような状態になれば、慣らし運転を完了しても問題ない。このため、本実施の形態では、慣らし運転と完了判別処理とを交互に繰り返す「慣らし運転および完了判別処理」を実施し、完了判別処理において、時定数が、機種ごとに定められた、慣らし運転後のコイルの時定数となった場合に、パワーアンプ装置１ｂは、「慣らし運転および完了判別処理」を完了する。なお、ここでいう慣らし運転は、複数回のすなわち１セットの電流の印加を行うことを意味している。以下、複数回の、すなわち１セットの電流の印加を終了することを、慣らし運転の終了と呼ぶ。「慣らし運転および完了判別処理」を完了すること、すなわち慣らし運転自体の繰り返しをやめることを慣らし運転の完了と呼ぶ。
【００４４】
図１０は、本実施の形態の機種情報の一例を示す図である。図１０に示すように、本実施の形態の機種情報では、実施の形態１で述べた機種情報に、慣らし運転後のコイルの時定数が追加されている。慣らし運転後のコイルの時定数は、慣らし運転の完了判別に用いられる時定数である。すなわち、慣らし運転後のコイルの時定数は、「慣らし運転および完了判別処理」の完了条件であり、慣らし運転の完了条件でもある。ここでは、慣らし運転後のコイルの時定数が機種情報に含まれる例を示したが、この代わりに、慣らし運転後のコイルの時定数を慣らし運転情報に含めるようにしてもよい。
【００４５】
慣らし運転制御部１１３ａは、実施の形態２と同様に、機種判別部１１２による判別結果と慣らし運転情報を用いて慣らし運転を制御する。さらに、本実施の形態では、慣らし運転制御部１１３ａは、慣らし運転の実施が終了すると、コイルの時定数を算出して、コイルの時定数が、慣らし運転の完了条件となる時定数となると、慣らし運転を完了する。すなわち、慣らし運転制御部１１３ａは、慣らし運転の終了ごとに、完了判別処理を実施し、完了判別処理では、負荷に電圧を印加しているときにコイルに流れる電流の検出値に基づいて、コイルの時定数を算出し、算出した前記コイルの時定数が、完了条件を満たすか否かを判断する。そして、慣らし運転制御部１１３ａは、完了判別処理において完了条件を満たすと判断すると、慣らし運転を完了させる。
【００４６】
図１１は、本実施の形態の慣らし運転の完了の自動判別処理の一例を示すフローチャートである。図１１に示すように、慣らし運転制御部１１３ａは、慣らし運転の条件に基づいて、慣らし運転を実施する（ステップＳ１１）。詳細には、実施の形態２で述べたように、機種に応じた慣らし運転の条件を求めると、慣らし運転を実施する。次に、慣らし運転制御部１１３ａは、慣らし運転を終了すると、完了判別処理を開始する。完了判別処理は、図１１に示したステップＳ１２〜ステップＳ１６の処理である。慣らし運転制御部１１３ａは、完了判別処理として、まず、負荷４に電圧を印加するように駆動回路１３へ指示し、駆動回路１３が負荷４に電圧を印加する（ステップＳ１２）。
【００４７】
次に、慣らし運転制御部１１３ａは、負荷４の電流の検出値を、駆動回路１３から取得する（ステップＳ１３）。慣らし運転制御部１１３ａは、負荷４の電流の検出値を、１回の電圧印加の開始時からの経過時間ごとに保持しておく。
【００４８】
慣らし運転制御部１１３ａは、保持している電流の検出値に基づいて、最大電流を算出する（ステップＳ１４）。詳細には、１回の電圧印加における最大電流を算出する。次に、慣らし運転制御部１１３ａは、実施の形態１と同様に、最大電流から６３％電流を算出し、算出した６３％電流を用いて時定数を算出する（ステップＳ１５）。具体的には、慣らし運転制御部１１３ａは、電流の検出値が６３％電流となった時点の、電圧の印加の開始からの経過時間を、時定数として求める。
【００４９】
次に、慣らし運転制御部１１３ａは、算出した時定数が、慣らし運転完了の時定数であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。慣らし運転完了の時定数は、慣らし運転後のコイルの時定数以上となる時定数である。したがって、ステップＳ１６では、具体的には、慣らし運転制御部１１３ａは、算出した時定数が、機種情報に格納されている慣らし運転後のコイルの時定数以上であるか否かを判断することによって、算出した時定数が、慣らし運転完了の時定数であるか否かを判断する。
【００５０】
慣らし運転制御部１１３ａは、算出した時定数が、慣らし運転完了の時定数である場合（ステップＳ１６  Ｙｅｓ）、「慣らし運転および完了判別処理」を完了する。慣らし運転制御部１１３ａは、算出した時定数が、慣らし運転完了の時定数でない場合（ステップＳ１６  Ｎｏ）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。
【００５１】
従来は、慣らし運転の完了の判別は、作業者が、ばねばかり等を使用して負荷４のトルクを測定し、測定した値を負荷機種の標準トルク特性と照合して判断していた。本実施の形態では、以上のように、パワーアンプ装置１ｂが、慣らし運転中に算出した時定数に基づいて、慣らし運転の完了を自動判定することができる。これにより、慣らし運転に要する作業工数を抑制することができる。
【００５２】
実施の形態４．
図１２は、本発明にかかる実施の形態４のパワーアンプ装置の構成例を示す図である。本実施の形態のパワーアンプ装置１ｃは、実施の形態３のパワーアンプ装置１ｂの演算処理部１１ｂの代わりに演算処理部１１ｃを備え、情報記憶部１２がさらに補正情報を保持する以外は、実施の形態３のパワーアンプ装置１ｂと同様である。実施の形態３と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態３と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態３と異なる点を主に説明する。
【００５３】
本実施の形態の演算処理部１１ｃは、実施の形態３の演算処理部１１ｂの指令部１１１の代わりに指令部１１１ａを備える以外は実施の形態３の演算処理部１１ｂと同様である。演算処理部１１ｃは、実施の形態１の演算処理部１１と同様に処理回路により実現される。
【００５４】
本実施の形態の情報記憶部１２は、機種情報および慣らし運転情報に加えて、負荷４の機種ごとの、補正情報を保持する。補正情報は、励磁電流対伝達トルク特性を補正するための情報である。また、補正情報は、負荷４の機種ごとの通常運転の制御に用いられる制御情報の一例である。制御情報の他の例としては、定格電圧および定格電流などが挙げられる。
【００５５】
図１３は、本実施の形態の負荷４の励磁電流対伝達トルクの特性の一例を示す図である。図１３において、横軸は励磁電流を定格値に対する比率（％）で示し、縦軸は伝達トルクを定格値に対する比率（％）で示している。ａ曲線は、負荷４の機種ごとの励磁電流対伝達トルクの特性を示している。図１３に示すように、負荷４の励磁電流対伝達トルクの特性は非線形である。また、負荷４の機種により励磁電流対伝達トルクの特性は異なっている。例えば、図１３に示すように、機種ＡＡＡのａ曲線と、機種ＢＢＢのａ曲線とは異なっている。
【００５６】
一般に、安定した張力制御を実現するために、励磁電流対伝達トルクの非線形性の補正が行われる。ここでは、励磁電流対伝達トルクの特性が、励磁電流が定格値（１００％）となり伝達トルクが定格値（１００％）となる点と、原点とを結ぶ直線であるｃ曲線となるように、非線形性の補正を行う。例えば、４０％の伝達トルクに対応するｃ曲線における励磁電流は４０％である。一方、機種ＡＡＡのａ曲線によれば、機種ＡＡＡでは４０％の励磁電流を生じさせても２０％程度の伝達トルクしか得られない。機種ＡＡＡでは４０％の伝達トルクを得るには、約６０％の励磁電流が必要である。したがって、本実施の形態では、補正前の励磁電流すなわち入力となる励磁電流が４０％のときに、出力となる励磁電流すなわち補正後の励磁電流が約６０％となるように補正を行うための補正用の曲線を求めておく。このようにして、機種ごとのａ曲線に基づいて生成された補正用の曲線は、機種ごとに補正情報として情報記憶部１２に格納される。なお、補正情報は、補正用の曲線をテーブル形式で示したものであってもよいし、補正用の曲線を数式で表すための情報であってもよい。
【００５７】
本実施の形態の指令部１１１ａは、慣らし運転が完了した後の通常の運転時に、巻径などに基づいて必要なトルクを計算し、このトルクが得られるように駆動回路１３を制御する。このとき、指令部１１１ａは、機種判別部１１２による判別結果に基づいて情報記憶部１２に格納されている補正情報から、判別結果に対応する情報を抽出し、抽出した情報に基づいて励磁電流対伝達トルクの非線形性の補正を行う。励磁電流対伝達トルクの非線形性の補正は、通常運転の制御動作に含まれる。したがって、本実施の形態の指令部１１１ａは、機種判別部１１２の判別結果と制御情報に基づいて、通常運転を制御する。制御情報の一例は上述した補正情報であるが、これに限らず、制御情報は通常運転の制御に用いられる情報であればよい。例えば、制御情報は、上述した励磁電流、伝達トルクの定格値であってもよい。
【００５８】
また、パワーアンプ装置１ｃは、上述した定格値についても、機種ごとに補正情報に含めておく。これにより、パワーアンプ装置１ｃは、補正に用いる定格値などのパラメータを作業者が設定することなく、補正を行うことができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態では、パワーアンプ装置１ｃが、励磁電流対伝達トルクの非線形性を補正するための補正情報を機種ごとに保持し、機種の自動判別の結果と補正情報とに基づいて、非線形性の補正を行うようにした。従来は、作業者が機種に応じて、どのような補正を行うかを手動で設定していたが、本実施の形態では、パワーアンプ装置１ｃが、負荷４の機種を自動判別して自動で機種に応じた補正も実施することができる。
【００６０】
なお、上述した例では、実施の形態３のパワーアンプ装置１ｂに、機種に応じた非線形の補正を行う機能を追加したが、実施の形態１または２のパワーアンプ装置に、機種に応じた非線形の補正を行う機能を追加してもよい。すなわち、非線形の補正を行う機能を追加したパワーアンプ装置は、実施の形態１のパワーアンプ装置１の指令部１１１の代わりに指令部１１１ａを備え、情報記憶部１２がさらに補正情報を格納したものであってもよい。または、実施の形態２のパワーアンプ装置１ａの指令部１１１の代わりに指令部１１１ａを備え、情報記憶部１２がさらに補正情報を格納したものであってもよい。
【００６１】
また、実施の形態１のパワーアンプ装置１の指令部１１１の代わりに指令部１１１ａを備え、情報記憶部１２に補正情報をさらに格納した形態とする場合には、機種情報として、慣らし運転前のコイル時定数の代わりに慣らし運転後のコイル時定数が格納されていてもよい。この場合、パワーアンプ装置１は、慣らし運転が完了した後に、実施の形態１で述べた機種の自動判別を実施する。
【００６２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  パワーアンプ装置、２  設定装置、３  制御システム、４  負荷、５  材料、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  演算処理部、１２  情報記憶部、１３  駆動回路、１１１，１１１ａ  指令部、１１２  機種判別部、１１３，１１３ａ  慣らし運転制御部。
【要約】
パウダクラッチまたはパウダブレーキである負荷（４）と接続可能なパワーアンプ装置（１）であって、負荷（４）の機種ごとの、機種の識別情報と、負荷（４）に印加する電圧と、電圧の印加により流れる飽和した後の励磁電流と、電圧の印加による過渡状態の励磁電流を示す指標との対応を機種情報として記憶する情報記憶部（１２）と、負荷（４）に電圧を印加する駆動回路（１３）と、負荷（４）に電圧を印加しているときに負荷（４）に流れる電流の検出値に基づいて指標を算出し、負荷に印加した電圧と、検出値と、算出した指標とに対応する機種を機種情報から抽出することにより、接続される負荷（４）の機種を判別する機種判別部（１１２）と、を備える。【図１】
0006682058.tif 000002
【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】
0006682058.tif 000010
【図１０】
0006682058.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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