(57)【要約】【課題】トルク制御用アクチュエータや荷重センサの製品個々の特性バラツキを補正することにより、トルク制御精度を高めることができるトルク制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】トルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサと、個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサに付随した製品識別手段と、製品識別手段の識別データ読込み手段と、個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサとそのトルク特性データとが対応付けられたデータベースと、識別データ読込み手段で読込まれた識別データとデータベースとからアクチュエータあるいは荷重センサのトルク特性データを割り出すデータ特定手段と、データ特定手段で割り出したトルク特性データに基づいて、トルク補正のための補正電流を演算するトルク制御用アクチュエータ制御装置を備えたことを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサと、前記個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサに付随した製品識別手段と、前記製品識別手段の識別データ読込み手段と、個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサとそのトルク特性データとが対応付けられたデータベースと、前記識別データ読込み手段で読込まれた識別データと前記データベースとから前記アクチュエータあるいは荷重センサのトルク特性データを割り出すデータ特定手段と、前記データ特定手段で割り出したトルク特性データに基づいて、トルク補正のための補正電流を演算するトルク制御用アクチュエータ制御装置を備えたことを特徴とするトルク制御システム。
【請求項２】
データベースの保管場所を示すアドレスを、トルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサに製品識別手段として表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトルク制御システム。
【請求項３】
個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサのトルク特性データを前記製品識別手段に持たせることを特徴とする請求項１に記載のトルク制御システム。
【請求項４】
製品識別手段に、ＱＲコード、バーコード、製造番号、または電子タグを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトルク制御システム。
【請求項５】
識別データ読込み手段及びデータ特定手段に、携帯電話またはパソコンを使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトルク制御システム。
【請求項６】
特性データはトルク制御用アクチュエータまたは荷重センサの出荷試験時の特性データを使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のトルク制御システム。
【請求項７】
トルク制御用アクチュエータはパウダクラッチ・ブレーキ、トルク制御用アクチュエータ制御装置は張力制御装置であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のトルク制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は紙、フィルム、糸、ワイヤなどの長尺材の巻出し又は巻取りにおける材料の張力制御や、モータなどの負荷試験装置におけるトルク制御のためのトルク制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５、図１６は従来のトルク制御用アクチュエータ制御装置７を用いた張力制御システムの一例である。印刷機やスリッター等の機械においては、製品の加工や仕上がりの問題で、材料の張力を一定に制御することが求められる。材料の張力は、送りモータ９による張力をトルク制御用アクチュエータの一つであるクラッチ・ブレーキ８のトルクにより制御されるが、巻枠３３にロール状に巻かれた材料の場合、材料の送り出しと共に巻径が変化するため、張力を一定に保つためには巻径に応じてトルクを変化させる必要がある。
【０００３】
上記のように、トルク制御用アクチュエータのトルクを制御することにより材料の張力を制御するが、その方法としては図１５のように、材料の張力を荷重センサ２３にて実測し、張力が一定となるようフィードバックするフィードバック制御方式と、図１６のように、近接スイッチ３５を設け、材料の初期径と厚み、回転数から必要トルクを算出するオープンループ制御方式の二つがある（特許文献１を参照）。フィードバック制御方式は張力の制御精度が高い反面、張力を測定するための検出ロール３４や荷重センサ２３等が必要であり、複雑で高価となるため、比較的安価な機械ではオープンループ制御方式が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２９７２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、オープンループ制御の場合、上述のように、材料の張力は実測せず、近接スイッチ３５で材料の直径を演算して必要なトルクを求めていた。すなわち、図１７の（Ａ）式に示すように、１回転毎に直径Ｄは２δだけ変化するため、直径の変化に合わせてトルクＴを変化させることにより張力を一定に制御する方式であるため、制御出力に補正がかからず、トルク制御用アクチュエータのトルク特性がそのまま張力の制御特性となり、正確な張力制御ができないという問題があった。
【０００６】
これに対し、従来、図４に示すように、トルク制御用アクチュエータの一つであるクラッチ・ブレーキのトルク特性の直線性を補正する方法が採用されていた。電流とトルクは理想トルクカーブ（ａ）のように直線になっていることが望ましいが、実際には（ｂ）のように非線形となっており、低電流域ではトルクが低くなっている。このため、制御精度を高めるには、（ｃ）のように非直線性を補正するような補正電流を与える必要がある。上記特許文献１に示す先行技術では、クラッチ・ブレーキの平均的な特性である代表特性を利用して、（ｃ）のように代表特性の裏返しの曲線となるトルク補正のための補正電流を与えることによりこの非線形性を補正し、トルク特性の非直線性を解消するものである。
【０００７】
しかしながら、トルク制御用アクチュエータの一つであるクラッチ・ブレーキのトルク特性も図５のように個々のクラッチ・ブレーキ毎にバラツキを持つものであり、代表特性に対して大きなバラツキがある。例えば、製品ＸＸＸ−００１は代表特性に近く、上記先行技術を用いてトルク特性の非直線性を解消することは可能であるが、製品ＸＸＸ−００２や製品ＸＸＸ−００３のように代表特性からのズレが大きい場合、代表特性を用いた非線形補正では代表特性からのズレの分だけ精度が悪くなる。以上の通り、トルク特性の非直線性は先行技術を用いて解消できるが、代表特性を用いて補正するために、トルク制御用アクチュエータ製品個々の特性バラツキには対応できないという問題があった。
【０００８】
更に、先に述べたフィードバック制御の場合、張力を実測して目標張力に近づけるよう制御出力を補正するため、トルク制御用アクチュエータ個々の特性バラツキが問題になることはないが、荷重センサには製品個々の検出特性バラツキがあり、これによって、上記と同様に正確な張力検出ができず、その張力検出値を用いて制御する際にも正確さが損なわれる欠点があった。
【０００９】
図９は荷重センサの出力特性の直線性を示すグラフである。出力特性は、理想的には（ｄ）のように直線になっていることが望ましいが、実際には（ｅ）のように非線形となっている。また、図１０は荷重センサの出力特性の製品個々のバラツキを示すグラフであり、ＡＡＡ−００１のように理想の出力特性に近いものもあれば、ＡＡＡ−００２のように出力電圧が高いものや、ＡＡＡ−００３のように出力電圧の低いものもあり、荷重センサの出力特性にもバラツキがある。
【００１０】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、トルク制御用アクチュエータや荷重センサの製品個々の特性バラツキを補正することにより、トルク制御精度を高めることができるトルク制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のトルク制御システムは、トルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサと、前記個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサに付随した製品識別手段と、前記製品識別手段の識別データ読込み手段と、個々のトルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサとそのトルク特性データとが対応付けられたデータベースと、前記識別データ読込み手段で読込みされた識別データと前記データベースとから前記アクチュエータあるいは荷重センサのトルク特性データを割り出すデータ特定手段と、前記データ特定手段で割り出したトルク特性データに基づいて、トルク補正のための補正電流を演算するトルク制御用アクチュエータ制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、トルク制御用アクチュエータあるいは荷重センサの製品個々の特性バラツキを簡便に補正することができ、トルクの制御精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１としてのトルク制御用アクチュエータの制御システム構成図、
【図２】上記図１のシステム構成における具体的な構成例を示す図、
【図３】この発明の実施例において特性データの読込み、転送等、情報のやりとりを行うためのネットワーク接続図、
【図４】トルク制御用アクチュエータのトルク特性の直線性を補正する方法を示すグラフ、
【図５】トルク制御用アクチュエータのトルク特性の個々のバラツキを示すグラフ、
【図６】トルク制御用アクチュエータの製品個々のトルク特性データを示す図、
【図７】この発明の実施の形態２としての、フィードバック制御方式の場合の荷重センサにこの発明を応用した場合のシステム構成図、
【図８】上記図７のシステム構成における具体的な構成例を示す図、
【図９】荷重センサの出力の直線性を示すグラフ、
【図１０】荷重センサの出力特性の製品個々のバラツキを示すグラフ、
【図１１】荷重センサの製品個々の特性データを示す図、
【図１２】この発明の実施の形態３としての、製品識別手段からデータベースにアクセスして特性データを読込む場合の構成図、
【図１３】この発明の実施の形態４としての、製品識別手段から特性データを直接読込む場合の構成図、
【図１４】製品識別手段を製品の成績書とした場合の構成図、
【図１５】従来のフィードバック制御方式による張力制御の例を示す概略構成図、
【図１６】従来のオープンループ制御方式による張力制御の例を示す概略構成図、
【図１７】トルクと材料の張力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜図６を用いて説明する。図１はこの発明の実施例としてのトルク制御用アクチュエータの制御システム構成図、図２は上記図１のシステム構成における具体的な構成例を示す図、図３は同じくこの発明の実施例において特性データの読込み、転送等、情報のやりとりを行うためのネットワーク接続図、図４はトルク制御用アクチュエータのトルク特性の直線性を補正する方法を示すグラフ、図５はトルク制御用アクチュエータのトルク特性の個々のバラツキを示すグラフ、図６はトルク制御用アクチュエータの製品個々のトルク特性データ例である。
【００１５】
図１において、トルク制御用アクチュエータ１は、先ず出荷試験にて特性データを取得した後、製品識別手段２が付与されて出荷される。このとき取得された特性データはデータベース３に保管される。ユーザはトルク制御用アクチュエータ１に付与された上記製品識別手段２を識別データ読込み手段４を使って読込み、さらにデータ特定手段５により先述のデータベース３へアクセスして特性データを読込む。読込まれた特性データはデータ転送手段６によりトルク制御用アクチュエータ制御装置７に転送される。トルク制御用アクチュエータ制御装置７はこの特性データを元に個々のトルク制御用アクチュエータ１の特性を補正する。
【００１６】
図２は、実施例のトルク制御用アクチュエータ制御システムの具体的な構成例である。クラッチ・ブレーキ８やモータ９などのトルク制御用アクチュエータ１の特性データ１４を取得し、データベース３を作成する。トルク制御用アクチュエータ１にはＱＲコード（登録商標）１０、バーコード１１、製造番号１２、電子タグ１３などの製品識別手段２が付与される。ユーザはコードリーダ１５や携帯電話１６を使用して識別データを読込む。さらにパソコン１７や携帯電話１６などのデータ特定手段を使用してデータベース３にアクセスし、識別データに対応した製品の特性データ１４を読込む。
【００１７】
特性データ１４について、図５、図６を用いて説明する。
図５はトルク制御用アクチュエータの製品個々のトルクバラツキを示したグラフであり、トルク特性は製品個々で異なり、ＸＸＸ−００１のように代表特性に近いものもあれば、ＸＸＸ−００２のようにトルクが高いもの、ＸＸＸ−００３のようにトルクが低いものなどバラツキがある。これを数値化したものが図６であり、特性データには、形名、製造番号、定格電流、抵抗値、定格トルク、各電流に対応した伝達トルク（％）などが含まれる。
【００１８】
図２にて読込まれた特性データ１４は、メモリカード１８、ケーブル１９、無線２０などのデータ転送手段６により張力制御装置２１や電源装置２２などのトルク制御用アクチュエータ制御装置７に転送される。トルク制御用アクチュエータ制御装置７は、この特性データ１４に基づいて、図４の（ｃ）に示す補正電流を演算し、この補正電流にてトルク制御用アクチュエータを運転する。
【００１９】
次に、特性データを読込むためのネットワーク接続方法について図３を用いて説明する。
図３にて、出荷試験装置２７で測定された特性データはデータサーバ３ａに保管される。その後、インターネット等により外部に接続されたＷｅｂサーバ３ｂへと転送される。ユーザはパソコン１７や携帯電話１６などを利用してこのＷｅｂサーバ３ｂへ接続することで、特性データを読み込み、トルク制御用アクチュエータ制御装置７に転送して利用することが可能となる。なお、トルク制御用アクチュエータ制御装置７にＥｔｈｅｒＮｅｔ等のネットワーク機能を持たせることで、トルク制御用アクチュエータ制御装置７から直接Ｗｅｂサーバ３ｂにアクセスして特性データを取り込むことも可能である。また、ネットワーク接続されたシーケンサ等を介して特性データを取り込むことも可能である。
以上のように、トルク制御用アクチュエータの製品個々の特性を読込んで、製品個々の特性バラツキを補正することにより、トルクの制御精度を向上させることが可能である。
【００２０】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について、図７〜図１１を用いて説明する。
図７はフィードバック制御方式の場合の荷重センサにこの発明を応用した場合のシステム構成図、図８は上記図７のシステム構成における具体的な構成例を示す図、図９は荷重センサの出力の直線性を示すグラフ、図１０は荷重センサの出力特性の製品個々のバラツキを示すグラフ、図１１は荷重センサの製品個々の特性データ例である。
【００２１】
図７において、荷重センサ２３は、出荷試験にて特性データを取得した後、製品識別手段２が付与され出荷される。このとき取得された特性データはデータベース３に保管される。ユーザは荷重センサ２３に付与された製品識別手段２を識別データ読込み手段４を使って読込み、さらにデータ特定手段５により先述のデータベース３へアクセスして特性データを読込む。読込まれた特性データはデータ転送手段６によりトルク制御用アクチュエータ制御装置７に転送される。トルク制御用アクチュエータ制御装置７はこの特性データを元に荷重センサ２３の特性を補正する。
【００２２】
図８は、その場合の具体的な構成例であり、先ず、トルク検出器３０、荷重検出器３１、張力検出器３２などの荷重センサ２３の特性データ１４を取得し、データベース３を作成する。荷重センサ２３にはＱＲコード１０、バーコード１１、製造番号１２、電子タグ１３などの製品識別手段２が付与される。ユーザはコードリーダ１５や携帯電話１６などを使用して識別データを読込む。さらにパソコン１７や携帯電話１６などのデータ特定手段５を使用してデータベース３にアクセスし、識別データに対応した製品の特性データ１４を読込む。
【００２３】
特性データについて、図１０、図１１を用いて説明する。
図１１は、荷重センサの製品個々の出力特性のバラツキを示したグラフである。荷重センサの出力特性は製品個々で異なり、ＡＡＡ−００１のように代表特性に近いものもあれば、ＡＡＡ−００２のように出力電圧の高いもの、ＡＡＡ−００３のように出力電圧の低いものなどバラツキがある。これを数値化したものが図１１であり、特性データには、形名、製造番号、定格荷重、１００％出力電圧、各荷重に対応した出力電圧などが含まれる。
【００２４】
図８に戻り、上記のように読込まれた特性データ１４は、メモリカード１８、ケーブル１９、無線２０などのデータ転送手段６により張力制御装置２１や電源装置２２などのトルク制御用アクチュエータ制御装置７に転送される。トルク制御用アクチュエータ制御装置７は、この特性データ１４に基づいて、荷重センサの出力を補正し、この補正出力に基づいてトルク制御用アクチュエータを運転する。
以上のように、荷重センサの製品個々の出力特性データを読込んで、製品個々の特性バラツキを補正することにより、トルク制御精度を向上させることが可能となる。
【００２５】
実施の形態３．
この実施例はトルク制御用アクチュエータ１および荷重センサ２３の両方の製品特性データを読み込むことができるようにすると共に、上記トルク制御用アクチュエータ１および荷重センサ２３に形名、製造番号と共に、データベースの保管場所を示すＷｅｂアドレス２４を製品識別手段２にて表示するようにしたものである。
【００２６】
以下、図１２を用いて説明する。
図１２は製品識別手段からデータベースにアクセスして特性データを読込む場合の構成図であり、トルク制御用アクチュエータ制御装置７にトルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の特性データを取り込む場合の実例を示したものである。トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３には形名、製造番号と共に、データベースの保管場所を示すＷｅｂアドレス２４を、製品識別手段２であるＱＲコード１０または電子タグ１３にて表示する。
【００２７】
ユーザは携帯電話１６またはパソコン１７を使ってＱＲコード１０または電子タグ１３の識別データを読込むことで、ＱＲコード１０または電子タグ１３に示されたＷｅｂアドレス２４を手がかりにデータベース３にアクセスし、データベースから当該トルク制御用アクチュエータ１の特性データ１４を読込む。
【００２８】
従って、ユーザは、ケーブル１９や無線２０などを使い、読込んだ特性データ１４をトルク制御用アクチュエータ制御装置７へ読込むことにより、トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の両方の特性を補正することができるので、トルクの制御精度を向上させることが可能である。
また、この実施の形態３によれば、データベースの保管場所を示すＷｅｂアドレス２４を、トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３に製品識別手段２として表示するようにしたので、識別データ読み込み手段４およびデータ転送手段５によるデータ読み込みが簡単になる。
【００２９】
実施の形態４．
以下、この発明の形態４について、図１３を用いて説明する。
図１３は、実施例の製品識別手段から特性データを直接読込む場合の構成図である。先ず、トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の特性データ１４をデータベース化する。製品識別手段２をＱＲコード１０または電子タグ１３とし、ＱＲコード１０または電子タグ１３自体に製品個々の特性データ１４を持たせる。特性データ１４は携帯電話１６またはパソコン１７を使用して直接、製品識別手段２から読込み、ケーブル１９または無線２０にてトルク制御用アクチュエータ制御装置７へ転送される。トルク制御用アクチュエータ制御装置７は、この特性データ１４を元にトルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の特性バラツキを補正する。
【００３０】
この実施の形態４によれば、製品識別手段２自体に特性データ１４を持たせることで、データベース３へアクセスすることなく製品識別手段２から直接特性データ１４を読込むことができるため、特性データ読込みの手間を簡略化することが可能である。
【００３１】
実施の形態５．
以下、この発明の形態５について、図１４を用いて説明する。
図１４は製品識別手段を製品の成績書２６とした場合である。
トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の特性データ１４を成績書２６として製品に添付し、ユーザが制御装置７に特性データ１４を入力することにより、トルク制御用アクチュエータ１、荷重センサ２３の特性バラツキを補正することは可能である。この場合、ユーザでのデータ入力の手間は増えるが、ＱＲコードや電子タグ等が不要となるため、大きな設備投資やシステムの変更もなく実現可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  トルク制御用アクチュエータ、  ２  製品識別手段、  ３  データベース、
３ａ  データサーバ、  ３ｂ  Ｗｅｂサーバ、  ４  識別データ読込み手段、
５  データ特定手段、６  データ転送手段、７  トルク制御用アクチュエータ制御装置、
８  クラッチ・ブレーキ、  ９  モータ、  １０  ＱＲコード、  １１  バーコード、
１２  製造番号、  １３  電子タグ、  １４  特性データ、  １５  コードリーダ、
１６  携帯電話、  １７  パソコン、  １８  メモリカード、  １９  ケーブル、
２０  無線、  ２１  張力制御装置、  ２２  電源装置、  ２３  荷重センサ、
２４  Ｗｅｂアドレス、  ２６  成績書、  ３０  トルク検出器、  ３１  荷重検出器、
３２  張力検出器、３３  巻枠、  ３４  検出ロール、  ３５  近接スイッチ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013219852.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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