(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁電流により駆動されて出力トルクを発生する電磁ブレーキを有し、前記電磁ブレーキの出力トルクによって巻き取り中および伸延中の長尺物に張力を付与する機構部と、
入力される張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号を、所定の停止期間を挟んで繰り返し出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段からのＰＷＭ信号を平滑化する平滑化手段と、
平滑化されたＰＷＭ信号の最大電圧値を保持する最大値保持手段と、
保持された最大電圧値に応じた励磁電流を前記電磁ブレーキへ供給する励磁電流供給手段と、
今回の張力指令値と前回の張力指令値との大きさの比較結果に基づいて、前記最大値保持手段の保持動作をリセットするリセット手段とを備えることを特徴とするテンション装置。
【請求項２】
請求項１記載のテンション装置において、
今回の張力指令値の大きさと前回の張力指令値の大きさとを比較する比較手段をさらに備え、
前記リセット手段は、前記比較手段の比較結果が今回の張力指令値が前回の張力指令値よりも小さいことを示す場合にリセット動作を行うことを特徴とするテンション装置。
【請求項３】
請求項２記載のテンション装置において、
前記最大値保持手段は、前記平滑化手段の出力により充電されて最大値を保持するコンデンサを備え、
前記リセット手段は、今回の張力指令値が前回の張力指令値よりも小さい場合にオンして、前記コンデンサの充電電荷を放電するトランジスタとを備えることを特徴とするテンション装置。
【請求項４】
請求項３記載のテンション装置において、
今回の張力指令値が前回の張力指令値よりも小さい場合に、前記比較手段から出力される放電指令に応じて前記トランジスタをオンにする放電制御回路をさらに備えることを特徴とするテンション装置。
【請求項５】
請求項２記載のテンション装置において、
前記信号出力手段および比較手段はマイクロコンピュータによって構成されることを特徴とするテンション装置。
【請求項６】
請求項２記載のテンション装置において、
前記比較手段は、ＰＷＭ信号の停止期間が終了する直前に張力指令値の比較動作を行うことを特徴とするテンション装置。
【請求項７】
請求項６記載のテンション装置において、
ＰＷＭ信号の停止期間および張力指令値の比較タイミングを計時するタイマー手段をさらに備え、
前記信号出力手段は前記タイマー手段の計時動作に基づいてＰＷＭ信号の出力を開始し、
前記比較手段は前記タイマー手段の計時動作に基づいて張力指令値の比較動作を行うことを特徴とするテンション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維の糸や金属やその他材料の線材、帯材などの長尺物の巻き取りや伸延に際してこの長尺物に張力を付与する電磁ブレーキを備えたテンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維機械に使用されるテンション装置は、一般に、糸、撚糸、合糸などの糸条の走行により作動する電磁ブレーキと、この電磁ブレーキの回転軸に装着された糸条が螺旋状に巻回されるテンションローラと、膨出円板状に形成され相対する協働面に糸条が挟み込まれる一対のテンサディスクを備えている。
そして、入り口ガイドから一対のテンサディスクとテンションローラを通り出口ガイドから送出されるように、糸条の糸道が形成されている。
【０００３】
従来より、この種のテンション装置では、糸条などの長尺物の巻き取りや伸延に際して、内蔵された接触型もしくは非接触型電磁ブレーキによって長尺物に張力を付与する。
このような電磁ブレーキの出力トルクは電磁ブレーキへの励磁電流に相関して発生し、電磁ブレーキの出力トルクおよび巻掛け円板状または円柱体状のテンションローラーの半径の積による張力が長尺物に対して作用する。
【０００４】
長尺物に対する張力を増減するには、電磁ブレーキの発生する出力トルク、すなわち電磁ブレーキへの励磁電流を変化させることによって行う。
このテンション装置にはＰＷＭ（Pulse Wide Modulatiom）方式のＤ／Ａ変換器が内蔵されている。
【０００５】
このＰＷＭ方式のＤ／Ａ変換器は、入力される張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号を平滑化して、定電流駆動回路へ与える。
定電流駆動回路は、Ｄ／Ａ変換器からの平滑化されたＰＷＭ信号の電圧値に応じた励磁電流を生成し、電磁ブレーキに供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなテンション装置によると、Ｄ／Ａ変換器へのＰＷＭ信号を停止すると、定電流駆動回路への出力電圧がゼロになってしまう。
このため、Ｄ／Ａ変換器へのＰＷＭ信号は連続して出力しなければならず、単一のマイクロコンピュータで電磁ブレーキのＰＷＭ制御を他の通信制御や回転パルス検出処理などと合わせて時分割で行うことができない。
このため、専用のＰＷＭコントローラを必要とし、部品実装面積の拡大や部品コストの増大を招くという問題があった。
【０００７】
なお、ＰＷＭ制御を独立して行うことの可能なＰＷＭ制御機能を持ったマイクロコンピュータを使用すれば、専用のＰＷＭコントローラは不要となる。
しかしながら、そのような専用のマイクロコンピュータは高価であるとともに小型化できないため、部品実装面積の拡大や部品コストの増大は避けられなかった。
本発明の目的は、単一のマイクロコンピュータを用いて、電磁ブレーキのＰＷＭ制御を他の通信制御や回転パルス検出処理などと合わせて時分割で行うことができるテンション装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明によるテンション装置は、励磁電流により駆動されて出力トルクを発生する電磁ブレーキを有し、電磁ブレーキの出力トルクによって巻き取り中および伸延中の長尺物に張力を付与する機構部と、入力される張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号を、所定の停止期間を挟んで繰り返し出力する信号出力手段と、信号出力手段からのＰＷＭ信号を平滑化する平滑化手段と、平滑化されたＰＷＭ信号の最大電圧値を保持する最大値保持手段と、保持された最大電圧値に応じた励磁電流を前記電磁ブレーキへ供給する励磁電流供給手段と、リセット手段とを備えるものである。
【０００９】
そして、このリセット手段において、今回の張力指令値と前回の張力指令値との大きさの比較結果に基づいて、最大値保持手段の保持動作をリセットするようにしたものである。
この発明によれば、入力される張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力手段から所定の停止期間を設けて繰り返し出力され、このＰＷＭ信号が平滑化されてその最大電圧値が保持され、この保持された最大電圧値に応じた励磁電流が電磁ブレーキへ供給される。
【００１０】
ここで、今回の張力指令値が前回の張力指令値よりも大きければ、今回の張力指令値に応じた電圧値が最大電圧値として更新保持され、この更新保持された最大電圧値に応じた励磁電流が電磁ブレーキへ供給される。
これに対して、今回の張力指令値が前回の張力指令値よりも小さければ、最大電圧値の保持動作がリセットされ、今回の張力指令値に応じた電圧値が最大電圧値として保持され、この保持された最大電圧値に応じた励磁電流が電磁ブレーキへ供給される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例によるテンション装置の要部を示すブロック図である。
図１において、テンション装置９は、ＰＷＭ信号送出部１１、比較部１２およびタイマー１３の機能を有するマイクロコンピュータ１、マイクロコンピュータ１の出力のＤ／Ａ変換を行うＰＷＭ方式のＤ／Ａ変換器２、Ｄ／Ａ変換器２の出力の最大値を保持する最大値保持回路３を備えている。
【００１２】
さらに、最大値保持回路が保持する電荷を放電する放電回路４、マイクロコンピュータ１の出力に基づいて放電回路４の放電動作を制御する放電制御回路５、Ｄ／Ａ変換器の出力に応じて定電流の励磁電流を出力する定電流駆動回路６、定電流駆動回路から供給される励磁電流によって駆動される電磁ブレーキ７を有し、この電磁ブレーキ７の出力トルクによって長尺物に張力を付与する機構部８を備えている。
【００１３】
マイクロコンピュータ１は、ＰＷＭ信号送出部１１、比較部１２およびタイマー１３からなる機能ブロックを有している。
タイマー１３はＰＷＭ信号の休止期間Ｔおよび休止期間Ｔが経過する直前の比較タイミングを計時する。
ＰＷＭ信号送出部１１はタイマー１３が計時する休止期間Ｔを挟んで同一のＰＷＭ信号を複数回出力する。
比較部１２はタイマー１３が計時する比較タイミングで前回と今回の張力指令値の大きさを比較する。
【００１４】
このマイクロコンピュータ１は、図２に示されるように、プログラムにしたがってＰＷＭ信号送出部１１、比較部１２およびタイマー１３の機能を含む各種処理制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１−１と、データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１−２と、プログラムを予め格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１−３とを備える。
【００１５】
マイクロコンピュータ１は、インターフェイス１−４を介して与えられる各種入力情報を得て、ＲＯＭ１−３に格納されたプログラムに従い、ＲＡＭ１−２にアクセスしながら、各種処理動作を行う。
ＣＰＵ１−１での各種処理情報はインターフェイス１−５を介して出力される。
【００１６】
Ｄ／Ａ変換器２は、増幅回路２−１と、平滑回路２−２とから構成されている。
平滑回路２−２は、信号路に直列に接続された抵抗Ｒと、抵抗Ｒの出力端を接地するコンデンサＣ１とから構成されている。
最大値保持回路３は、信号路に直列に順方向接続されたダイオードＤとダイオードＤのカソードを接地するコンデンサＣ２とから構成されている。
【００１７】
放電回路４は、ダイオードＤのカソードに接続されたコレクタ、接地されたエミッタおよび放電制御回路５に接続されたベースを有するＮＰＮトランジスタＴｒから構成されている。
放電制御回路５はマイクロコンピュータ１と放電回路４との間に接続されている。
【００１８】
機構部８は、本出願と同一出願人による特願平１０−３５４５５号に示すように、長尺物を巻回するプーリー（テンションローラ）、プーリーに回転抵抗を付与するヒステリシスタイプの電磁ブレーキ４１および一対のテンサディスク等で構成される。
機構部８を含むテンション装置９の詳細については、特願平１０−３５４５５号に開示された内容と同様である。
【００１９】
次に、テンション装置９の動作について説明する。
マイクロコンピュータ１には、外部の張力指示装置（図示せず）からシリアル伝送あるいはパラレル伝送によって、張力指令値が入力される。
この張力指令値を受けて、ＰＷＭ信号出力部１１は、その張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号をタイマー１３が計時する停止期間Ｔを挟んでポート１ａより繰り返し出力する。
【００２０】
マイクロコンピュータ１からのＰＷＭ信号はＤ／Ａ変換器２の増幅回路２−１へ出力される。
増幅回路２−１は入力したＰＷＭ信号を増幅して平滑回路２−２へ出力する。
平滑回路２−２では、入力するＰＷＭ信号を平滑化し、抵抗ＲとコンデンサＣ１との接続点Ｐ１におけるＰＷＭ信号のデューティ比に応じた平滑電圧ＶＦを最大値保持回路３に出力する。
【００２１】
最大値保持回路３において、平滑回路２−２からの平滑電圧ＶＦは、ダイオードＤを介してコンデンサＣ２へ与えられ、コンデンサＣ２が充電される。
このとき、放電回路４のトランジスタＴｒはオフとされており、ダイオードＤはコンデンサＣ２への充電々荷の逆流を阻止する。
これにより、コンデンサＣ２とダイオードＤとの接続点Ｐ２の電圧は、平滑電圧ＶＦの最大値ＶＦｍａｘとなる。
【００２２】
最大値保持回路３は、平滑回路２−２からの平滑電圧ＶＦが消失しても、最大電圧値ＶＦｍａｘを保持する。
最大値保持回路３が保持する最大電圧値ＶＦｍａｘは定電流駆動回路６へ与えらる。
定電流駆動回路６は、最大値保持回路３からの最大電圧値ＶＦｍａｘに応じた励磁電流Ｉを生成し、電磁ブレーキ７に供給する。
【００２３】
図３に、デューティ比の大きいＰＷＭ信号の最大値保持動作を示す。
前回の張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ１が時点ｔ１より出力される。
時点ｔ２から時点ｔ４までの停止期間Ｔが経過すると、今回の張力指令値に対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ２が時点ｔ４より出力される。
【００２４】
この例では、図３（ａ）に示すように、前回の張力指令値よりも今回の張力指令値の方が大きいため、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比よりもＰＷＭ信号Ｓ２のデューティ比の方が大きい。
すなわち、ＰＷＭ信号Ｓ１のパルス幅よりもＰＷＭ信号Ｓ２のパルス幅の方が大きい。
【００２５】
この場合、Ｄ／Ａ変換器２は、マイクロコンピュータ１からのＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比に応じた平滑電圧ＶＦ１を最大値保持回路３へ出力する。
最大値保持回路３は、図３（ｂ）に示すように、平滑電圧ＶＦ１の最大値ＶＦ１ｍａｘを保持する。
この最大電圧値ＶＦ１ｍａｘの保持はＰＷＭ信号Ｓ１の消失後も続けられる。
すなわち、マイクロコンピュータ１が時点ｔ２でＰＷＭ信号Ｓ１の出力を停止しても、最大値保持回路３は最大電圧値ＶＦ１ｍａｘを保持し続ける。
【００２６】
次に、比較部１２は、タイマー１３の計時動作に基づいて、ＰＷＭ信号の停止期間Ｔが終了する直前の時点ｔ３で、今回の張力指令値と前回の張力指令値とを比較する。
この場合、前回の張力指令値よりも今回の張力指令値の方が大きいので、比較部１２は保持値放電制御回路５への放電指令を出力しない。
【００２７】
停止期間Ｔが経過して時点ｔ４となると、ＰＷＭ信号出力部１１はＰＷＭ信号Ｓ２を出力を開始する。
Ｄ／Ａ変換器２は、マイクロコンピュータ１からのＰＷＭ信号Ｓ２のデューティ比に応じた平滑電圧ＶＦ２を最大値保持回路３へ出力する。
【００２８】
この場合、前回の張力指令値よりも今回の張力指令値の方が大きいので、前回の平滑電圧ＶＦ１よりも今回の平滑電圧ＶＦ２の方が大きくなる。
このため、最大値保持回路３は、今回の平滑電圧ＶＦ２の最大値ＶＦ２ｍａｘを最大電圧値として更新保持する。
【００２９】
図４に、デューティ比の小さいＰＷＭ信号の最大値保持動作を示す。
この例では、図４（ａ）に示すように、前回の張力指令値よりも今回の張力指令値の方が小さく、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比よりもＰＷＭ信号Ｓ２’のデューティ比の方が小さい。
すなわち、ＰＷＭ信号Ｓ１のパルス幅よりもＰＷＭ信号Ｓ２’のパルス幅の方が小さい。
【００３０】
この場合、Ｄ／Ａ変換器２は、マイクロコンピュータ１からのＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比に応じた平滑電圧ＶＦ１を最大値保持回路３へ出力する。
最大値保持回路３は、図４（ｂ）に示すように、この平滑電圧ＶＦ１の最大値ＶＦ１ｍａｘを保持する。
最大電圧値ＶＦ１ｍａｘの保持はＰＷＭ信号Ｓ１の消失後も続けられる。
【００３１】
次に、比較部１２は、タイマー１３の計時動作に基づいて、ＰＷＭ信号の停止期間Ｔが終了する直前の時点ｔ３で、今回の張力指令値と前回の張力指令値とを比較する。
この場合、前回の張力指令値よりも今回の張力指令値の方が小さいので、比較部１２は、ポート１ｂを介して放電制御回路５へ放電指令を与える。
【００３２】
この放電指令を受けると、放電制御回路５は、放電回路４のトランジスタＴｒをオンに制御する。
これにより、それまで最大値保持回路３のコンデンサＣ２に蓄えられていた電荷がトランジスタＴｒを通して放電され、コンデンサＣ２とダイオードＤとの接続点Ｐ２の電圧（保持電圧）は接地電圧、すなわち０Ｖに戻される。
【００３３】
次に、停止期間Ｔが経過して時点ｔ４となると、ＰＷＭ信号出力部１１はＰＷＭ信号Ｓ２’の出力を開始する。
Ｄ／Ａ変換器２は、マイクロコンピュータ１からのＰＷＭ信号Ｓ２’のデューティ比に応じた平滑電圧ＶＦ２’を最大値保持回路３へ出力する。
この場合、最大値保持回路３の保持電圧は０Ｖに戻されている。
このため、最大値保持回路３は、平滑電圧ＶＦ２’の最大値ＶＦ２’ｍａｘを最大電圧値として保持する。
【００３４】
本実施例によれば、マイクロコンピュータ１から出力されるＰＷＭ信号の停止期間Ｔにおいても定電流駆動回路６へ適切な出力電圧が継続して与えられるので、ＰＷＭ信号の停止期間Ｔ中にマイクロコンピュータ１において他の通信制御や回転パルス検出処理などを行うことができる。
【００３５】
これにより、単一のマイクロコンピュータ１を用い、電磁ブレーキ７のＰＷＭ制御を他の通信制御や回転パルス検出処理などと合わせて時分割で行うことができるようになる。
この結果、専用のＰＷＭコントローラや、ＰＷＭ制御機能をもったマイクロコンピュータを使用する必要がなくなるとともに、部品実装面積が減少し、部品コストが低減される。
【００３６】
なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ１によって、今回の張力指令値と前回の張力指令値とを比較する比較機能および最大電圧値の保持動作をリセットするリセット機能が構成されているが、比較回路およびリセット回路をディスクリートによって構成してもよいことは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単一のマイクロコンピュータを用いて電磁ブレーキのＰＷＭ制御を他の通信制御や回転パルス検出処理などと合わせて時分割で行うことが可能となるため、専用のＰＷＭコントローラや、ＰＷＭ制御機能をもったマイクロコンピュータを使用する必要がなくなる。
また、部品実装面積を減少し、かつ部品コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例によるテンション装置の要部を示すブロック図である。
【図２】  図１に示すマイクロコンピュータの要部を示すブロック図である。
【図３】  マイクロコンピュータから出力されるＰＷＭ信号例（デューティ比が大きい場合）を示す図である。
【図４】  マイクロコンピュータから出力される他のＰＷＭ信号例（デューティ比が小さい場合）を示す図である。
【符号の説明】
１…マイクロコンピュータ、１ａ，１ｂ…ポート、２…Ｄ／Ａ変換器、２−１…増幅回路、２−２…平滑回路、３…最大値保持回路、４…放電回路、５…保持値放電制御回路、６…定電流駆動回路、７…電磁ブレーキ、８…テンション装置、Ｒ…抵抗、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｔｒ…トランジスタ、Ｄ…ダイオード、１−１…ＣＰＵ、１−２…ＲＡＭ、１−３…ＲＯＭ、１−４，１−５…インターフェース。
【図１】
0004437571.tif 000002
【図２】
0004437571.tif 000003
【図３】
0004437571.tif 000004
【図４】
0004437571.tif 000005