JP5963994B1 - 回転パターン生成装置及び回転パターン生成方法 - Google Patents

Abstract

回転パターン生成装置（２０）に備えられた生成処理部（３３）は、送り軸位置制御部（３１）を介して送り軸（１３）の位置ｘを制御することにより、送り軸（１３）から素材（１１）を送り出し、巻取り軸位置制御部（３２）を介して巻取り軸（１４）の位置ｙを制御することにより、送り出された素材（１１）を巻取り軸（１４）によって巻き取る。生成処理部（３３）は、巻取り処理の際に取得した位置ｘ、位置ｙ、及び張力Ｔの情報を用いて、張力Ｔの変化を目標の範囲内とするために必要な位置ｘと位置ｙとの関係を、送り軸（１３）及び巻取り軸（１４）が回転するときの回転パターンとして求める。

Description

本発明は、素材を送り軸から送り出し、巻取り軸で巻き取る装置について、送り軸及び巻取り軸の回転パターンを生成する回転パターン生成装置及び回転パターン生成方法に関する。

張力を制御する装置は、巻き取られた素材が送り軸から送り出されてから、巻取り軸で巻き取られるまでの間、素材に作用する張力を一定に保持しながら素材を搬送する。素材又は工程の都合上、送り軸又は巻取り軸の形状が真円から外れたり、送り軸又は巻取り軸が偏心したりしているような場合には、送り軸及び巻取り軸の回転速度を一定に保持すると、張力が変動する。この場合には、張力の変動を抑制するためには、送り軸又は巻取り軸の回転速度を変動させることが必要となるため、送り軸の回転速度に応じて巻取り軸の回転速度を決定することが困難となる。特許文献１には、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を用いて、張力の変動が抑制されるように巻取り軸の回転速度を補正する補正係数を推定し、補正係数に基づいて巻取り軸の回転速度を補正することが記載されている。

特開平０８−１８８３０９号公報

特許文献１には補正係数を推定する具体的な方法が明示されておらず、推定の方法によっては補正係数が変動する可能性がある。また、推定の方法によっては補正係数を求められない可能性がある。さらに、推定の方法によっては、張力の変動に追随させるために補正係数を過大に設定しなくてはならず、補正係数に基づく巻取り軸の回転速度の補正では十分に張力の変動に追随できない可能性もある。このように、特許文献１の技術は、素材に作用する張力の変動を抑制することについて改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、素材を送り軸から送り出し巻取り軸で巻き取る装置において、素材に作用する張力の変動を抑制できる、送り軸及び巻取り軸の回転パターンを生成する回転パターン生成装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、巻き取られた素材を送り出す送り軸が回転したときの位置を検出する送り軸位置検出センサと、前記送り軸から送り出された前記素材を巻き取る巻取り軸が回転したときの位置を検出する巻取り軸位置検出センサと、前記送り軸と前記巻取り軸との間で、搬送されている前記素材に作用する張力を検出する張力検出器と、前記送り軸から前記素材を送り出して送り出された前記素材を前記巻取り軸によって巻き取ったときに得られた、前記送り軸位置検出センサによって検出された前記送り軸の位置、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置、及び前記張力検出器によって検出された前記素材の張力を用いて、前記素材の張力の変化を目標の範囲内とするために必要な前記送り軸の位置と前記巻取り軸の位置との関係を、前記送り軸及び前記巻取り軸が回転するときの回転パターンとして求める処理装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、素材を送り軸から送り出し巻取り軸で巻き取る装置において、素材に作用する張力の変動を抑制できる、送り軸及び巻取り軸の回転パターンを生成する回転パターン生成装置を得るという効果を奏する。

巻取り装置及び回転パターン生成装置の概略を示す図 回転パターン生成装置の構成を示すブロック図 実施の形態１に係る回転パターン生成装置が回転パターンを生成する際の処理を示すフローチャート 実施の形態１に係る回転パターンの生成方法で得られた回転パターンに従って送り軸及び巻取り軸を回転させたときにおける、送り軸の位置、巻取り軸の位置及び素材に作用する張力を示す図 実施の形態２において、回転パターン生成装置が回転パターンを生成する際の処理を示すフローチャート 送り軸の位置、巻取り軸の位置及び素材に作用する張力を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る回転パターン生成装置及び回転パターン生成方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明は、本発明を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、巻取り装置１０及び回転パターン生成装置２０の概略を示す図である。巻取り装置１０は、回転することにより巻き取られた素材１１を送り出す送り軸１３と、回転することにより送り軸１３から送り出された素材１１を巻き取る巻取り軸１４と、を備える。巻取り装置１０は、送り軸１３及び巻取り軸１４が回転することにより、素材１１が送り軸１３から巻取り軸１４へ搬送される。

巻取り装置１０は、送り軸１３から巻取り軸１４へ搬送される素材１１を支持する支持ローラ１５を２つ備える。なお、巻取り装置１０は、支持ローラ１５を備えなくてもよく、支持ローラ１５を１つ備えてもよく、支持ローラ１５を３つ以上備えてもよい。

素材１１は、糸、電線及び繊維といった１軸方向に延びた線材、又は紙、各種シート、テープ及び金属箔といった長尺シートである。長尺シートは、第１軸方向と第１軸方向に直交する第２軸方向との両方向に延在し、かつ第１軸方向の寸法が第２軸方向の寸法よりも大きいシートをいう。素材１１は、巻取り装置１０により、素材１１の延びる方向に送り出され、搬送され、巻き取られる。

送り軸１３には、送り軸１３を回転させる駆動装置である電動機１３ａの駆動軸が連結されている。巻取り軸１４には、巻取り軸１４を回転させる電動機１４ａの駆動軸が連結されている。実施の形態１において、送り軸１３の最小回転量と巻取り軸１４の最小回転量とは同一であるが、両者は異なっていてもよい。送り軸１３及び巻取り軸１４の最小回転量は、これらの回転角度又は周方向における回転量で規定される。以下の実施の形態でも同様である。

実施の形態１において、送り軸１３は円柱形状である。すなわち、送り軸１３は、回転中心軸と直交する平面で切ったときの断面形状が円形である。巻取り軸１４は、回転中心軸と直交する平面で切ったときの断面形状が非円形である。非円形は、三角形、四角形といった多角形、楕円形又は複数の曲線で形成される形状のような、円形以外の形状であればよく、実施の形態１の形状に限定されない。

実施の形態１において、送り軸１３が非円形状であり、巻取り軸１４が円形状であってもよい。また、送り軸１３及び巻取り軸１４がともに非円形状であってもよい。さらに、送り軸１３及び巻取り軸１４は、少なくとも一方が偏心していてもよい。

回転パターン生成装置２０は、巻取り装置１０に電気的に接続される。回転パターン生成装置２０は、送り軸１３が回転したときの位置ｘを検出する送り軸位置検出センサ２１と、巻取り軸１４が回転したときの位置ｙを検出する巻取り軸位置検出センサ２２と、送り軸１３と巻取り軸１４との間で、搬送されている素材１１に作用する張力Ｔを検出する張力検出器２３と、処理装置３０とを備える。処理装置３０は、送り軸１３から素材１１を送り出して送り出された素材１１を巻取り軸１４によって巻き取ったときに得られた、送り軸位置検出センサ２１によって検出された送り軸１３の位置ｘ、巻取り軸位置検出センサ２２によって検出された巻取り軸１４の位置ｙ、及び張力検出器２３によって検出された素材１１の張力Ｔを用いて、素材１１の張力Ｔの変動を目標の範囲内とするために必要な送り軸１３の位置ｘと巻取り軸１４の位置ｙとの関係を、送り軸１３及び巻取り軸１４が回転するときの回転パターンとして求める。素材１１の張力Ｔの変動とは、巻取り装置１０での素材１１の搬送中における張力Ｔの変化をいう。実施の形態１において、処理装置３０は、プロセッサ２５と、メモリ２６と、を備える。

回転パターンは、巻取り装置１０による実際の作業時に、送り軸１３及び巻取り軸１４の回転の位置を指定するためのパターンである。回転パターンは、送り軸１３と巻取り軸１４との間に、あたかもカムが存在しているかのような指令を巻取り軸１４に送る、仮想的な伝達モジュールである。実施の形態１において、回転パターンは、送り軸１３の回転の位置ｘと巻取り軸１４の回転の位置ｙとの組み合わせを複数有するデータである。

送り軸位置検出センサ２１が検出する位置ｘは、送り軸１３の基準位置からの回転角度である。巻取り軸位置検出センサ２２が検出する位置ｙは、巻取り軸１４の基準位置からの回転角度である。送り軸位置検出センサ２１の分解能と巻取り軸位置検出センサ２２の分解能とは同一であるが、両者は異なっていてもよい。実施の形態１において、送り軸位置検出センサ２１及び巻取り軸位置検出センサ２２は、ロータリーエンコーダ又はホール素子を用いた回転検出センサが用いられるが、これらに限定されない。張力検出器２３は、素材１１に作用する張力Ｔを検出する。実施の形態１において、張力検出器２３としては、素材１１の張力Ｔを一旦荷重に変換し、その荷重を電気信号として取り出す機器が用いられる。荷重を電気信号に変換する方式は、差動トランス方式、歪みゲージ方式又は磁歪方式のいずれであってもよい。張力検出器２３は、前述した機器には限定されない。

実施の形態１において、位置ｘ及び位置ｙは、回転角度に限定されるものではなく、送り軸１３及び巻取り軸１４の周方向における位置であってもよい。位置ｘ及び位置ｙが、送り軸１３及び巻取り軸１４の周方向における位置である場合、送り軸１３及び巻取り軸１４の外周面における周方向における位置であってもよいし、送り軸１３及び巻取り軸１４の側面のある半径での周方向における位置であってもよい。

図２は、回転パターン生成装置２０の構成を示すブロック図である。処理装置３０は、送り軸１３の位置ｘを制御する送り軸位置制御部３１と、巻取り軸１４の位置ｙを制御する巻取り軸位置制御部３２と、送り軸１３及び巻取り軸１４の回転パターンを生成する生成処理部３３と、記憶部３４と、入出力部４０とを有する。送り軸位置制御部３１、巻取り軸位置制御部３２及び生成処理部３３は、図１に示されるプロセッサに相当する。記憶部３４は、図１に示されるメモリ２６に相当する。記憶部３４は、送り軸位置制御部３１と、巻取り軸位置制御部３２と、生成処理部３３とを実現するためのコンピュータプログラム及びデータを記憶したり、生成処理部３３で生成された回転パターンを記憶したりする。入出力部４０は、送り軸位置制御部３１、巻取り軸位置制御部３２及び生成処理部３３と、送り軸位置検出センサ２１、巻取り軸位置検出センサ２２、張力検出器２３、送り軸用制御装置１３ｃ及び巻取り軸用制御装置１４ｃとの入出力インターフェースである。

実施の形態１において、送り軸位置制御部３１、巻取り軸位置制御部３２及び生成処理部３３は、図１に示されるプロセッサ２５が、記憶部３４に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。また、複数のプロセッサ及び複数のメモリが連携して送り軸位置制御部３１、巻取り軸位置制御部３２及び生成処理部３３の機能を実現してもよいし、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）又は複数の処理回路が送り軸位置制御部３１、巻取り軸位置制御部３２及び生成処理部３３の機能を実現してもよい。

送り軸位置制御部３１は、入出力部４０を介して送り軸位置検出センサ２１が検出した送り軸１３の位置ｘの情報を取得する。送り軸位置制御部３１は、電動機１３ａを制御する送り軸用制御装置１３ｃに制御信号を与えることにより電動機１３ａを駆動して送り軸１３を回転させる。送り軸１３が回転することにより、位置ｘが変化する。

巻取り軸位置制御部３２は、入出力部４０を介して巻取り軸位置検出センサ２２が検出した巻取り軸１４の位置ｙの情報を取得する。巻取り軸位置制御部３２は、電動機１４ａを制御する巻取り軸用制御装置１４ｃに制御信号を与えることにより電動機１４ａを駆動して巻取り軸１４を回転させる。巻取り軸１４が回転することにより、位置ｙが変化する。

生成処理部３３は、送り軸位置制御部３１を介して送り軸１３の位置ｘを制御することにより、送り軸１３から素材１１を送り出し、巻取り軸位置制御部３２を介して巻取り軸１４の位置ｙを制御することにより、送り出された素材１１を巻取り軸１４によって巻き取る処理を実行する。以下において、この処理を、適宜巻取り処理と称する。

生成処理部３３は、巻取り処理の際に、送り軸位置検出センサ２１によって検出された送り軸１３の位置ｘの情報を、送り軸位置制御部３１を介して取得する。生成処理部３３は、素材１１の巻取り処理の際に、巻取り軸位置検出センサ２２によって検出された巻取り軸１４の位置ｙの情報を、巻取り軸位置制御部３２を介して取得する。生成処理部３３は、素材１１の巻取り処理の際に、張力検出器２３によって検出された素材１１の張力Ｔの情報を、張力検出器２３から取得する。

生成処理部３３は、巻取り処理の際に取得した位置ｘ、位置ｙ及び張力Ｔの情報を用いて、張力Ｔの変化を目標の範囲内とするために必要な位置ｘと位置ｙとの関係を、送り軸１３及び巻取り軸１４が回転するときの回転パターンとして求める。張力Ｔの目標の範囲内は、張力Ｔの目標値τに対して許容値δの範囲内、すなわちτ−δ以上τ＋δ以下の範囲内とすることができる。許容値δは、張力検出器２３の検出誤差であってもよいし、実際の作業において素材１１に作用する張力Ｔのばらつきの許容値であってもよいし、他の基準によって定められてもよい。

生成処理部３３は、巻取り処理を実行して、送り軸１３を１回転よりも少ない回転量である第１の回転量Δｘだけ回転させたときに、送り軸位置検出センサ２１によって検出された送り軸１３の位置である第１位置ｘを取得する。次に、生成処理部３３は、送り軸１３を第１の回転量Δｘだけ回転させた後に巻取り軸１４を回転させ、張力検出器２３によって検出された素材１１の張力Ｔが張力Ｔの目標値τとなったときに、巻取り軸位置検出センサ２２によって検出された巻取り軸１４の位置である第２位置ｙを取得する。そして、生成処理部３３は、第１位置ｘと第２位置ｙとの組み合わせ（ｘ，ｙ）を求める。この組み合わせを、適宜、位置情報（ｘ，ｙ）と称する。生成処理部３３は、位置情報（ｘ，ｙ）を、送り軸１３の少なくとも１回転分求め、得られた複数の位置情報（ｘ，ｙ）を、回転パターンとする。実施の形態１では、送り軸１３の１回転分の位置情報（ｘ，ｙ）が求められる。

第１の回転量Δｘは、前述したように、送り軸１３の１回転よりも小さい量であるが、少なくとも送り軸１３の半回転以下であることが好ましい。第１の回転量Δｘが小さいほど、送り軸１３の最小回転量は小さくなるので、得られる位置情報（ｘ，ｙ）は多くなる。すなわち、第１の回転量Δｘを小さくするほど、回転パターンの情報量は多くなる。このため、巻取り装置１０が素材１１を搬送する場合、第１の回転量Δｘを小さくすることにより得られた回転パターンを用いた方が、素材１１に作用する張力Ｔを一定に保持しやすくなる。

次に、回転パターン生成装置２０が回転パターンを生成する際の処理を説明する。この処理は、実施の形態１に係る回転パターンの生成方法を回転パターン生成装置２０が実行したときの処理である。

図３は、実施の形態１に係る回転パターン生成装置が回転パターンを生成する際の処理を示すフローチャートである。回転パターンを生成するにあたって、ステップＳ１１において、図２に示される回転パターン生成装置２０の処理装置３０の生成処理部３３は、ｎ＝１とする。ｎはカウント数であり、位置情報（ｘ，ｙ）を求める回数を計数するために用いられる。生成処理部３３は、位置情報（ｘ，ｙ）を１つ求める毎にカウント数ｎを１ずつ増加する。

ステップＳ１２において、生成処理部３３は、送り軸位置制御部３１に、送り軸１３を第１の回転量Δｘだけ回転させる。送り軸１３を回転させる方向は、送り軸１３が素材１１を送り出す方向である。次に、ステップＳ１３において、生成処理部３３は、送り軸１３を第１の回転量Δｘだけ回転させたときの送り軸１３の位置である第１位置ｘを求める。具体的には、送り軸１３が第１の回転量Δｘだけ回転したときに送り軸位置検出センサ２１によって検出された送り軸１３の位置が、第１位置ｘとなる。生成処理部３３は、送り軸位置制御部３１を介して、送り軸位置検出センサ２１の検出値、すなわち送り軸１３の位置を取得することにより、第１位置ｘを得る。得られた第１位置ｘは、ｎ番目に得られたものなので、以下において、ｎ番目の第１位置を、適宜ｘ_ｎと表記する。生成処理部３３は、得られた第１位置ｘ_ｎを、図２に示される記憶部３４に記憶させる。

ステップＳ１４において、生成処理部３３は、巻取り軸位置制御部３２に、巻取り軸１４を回転させる。すなわち、生成処理部３３は、送り軸１３を第１の回転量Δｘだけ回転させた後に、巻取り軸１４を回転させる。巻取り軸１４を回転させる方向は、素材１１を巻取り軸１４が巻き取る方向である。生成処理部３３は、ステップＳ１４で巻取り軸１４を回転させる場合、張力検出器２３によって検出された素材１１に作用する張力Ｔを取得して、目標値τと比較する。

ステップＳ１５において、生成処理部３３は、素材１１の張力Ｔが目標値τとなったときの巻取り軸１４の位置である第２位置ｙを求める。具体的には、生成処理部３３は、巻取り軸位置制御部３２を介して、巻取り軸位置検出センサ２２の検出値、すなわち巻取り軸１４の位置を取得することにより、第２位置ｙを得る。得られた第２位置ｙは、ｎ番目に得られたものなので、以下において、ｎ番目の第２位置を、適宜ｙ_ｎと表記する。生成処理部３３は、得られた第２位置ｙ_ｎを、図２に示される記憶部３４に記憶させる。

次に、ステップＳ１６において、生成処理部３３は、カウント数ｎとＮとを比較する。Ｎは、回転パターンを生成する処理の終了を判定するための数値であり、２以上の整数である。Ｎは、生成処理部３３が位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を求める回数に相当するとともに、得られた位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）の数に相当する。実施の形態１において、第１の回転量Δｘを回転角度としたとき、第１の回転量ΔｘとＮとの関係は、式（１）のように表される。第１の回転量Δｘは、回転角度に限定されるものではなく、送り軸１３の周方向における回転量であってもよい。
Δｘ＝２×π／Ｎ・・（１）

式（１）から、第１の回転量Δｘで送り軸１３をＮ回回転させると、送り軸１３は１回転することが分かる。第１の回転量Δｘは、送り軸１３の最小回転量としてもよいし、送り軸位置検出センサ２１の分解能としてもよいが、両者のうち大きい方とする。送り軸１３の最小回転量が送り軸位置検出センサ２１の分解能よりも大きい場合、送り軸１３は、送り軸１３の最小回転量よりも小さい値で回転できないので、第１の回転量Δｘを送り軸１３の最小回転量とする。送り軸位置検出センサ２１の分解能が送り軸１３の最小回転量よりも大きい場合は、送り軸位置検出センサ２１の分解能よりも小さい送り軸１３の回転量は検出できないので、第１の回転量Δｘを送り軸位置検出センサ２１の分解能とする。このようにすることで、送り軸１３の最小動作限界又は送り軸位置検出センサ２１の最小検出限界を超えて位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を求める必要がなくなるという利点がある。送り軸１３の最小回転量と送り軸位置検出センサ２１の分解能とが等しい場合は、いずれを第１の回転量Δｘとしてもよい。

ステップＳ１６においてカウント数ｎがＮ未満である場合、すなわちステップＳ１６でＮｏの場合、生成処理部３３は、ステップＳ１８において、現在のカウント数ｎに１を加算して、ステップＳ１２からステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６においてカウント数ｎがＮである場合、すなわちステップＳ１６でＹｅｓの場合、生成処理部３３は、ステップＳ１７の処理を実行する。

ステップＳ１２からステップＳ１５がＮ回繰り返されることにより、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）が得られる。すなわち、記憶部３４には、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）が記憶されている。実施の形態１において、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）は、送り軸１３及び巻取り軸１４が１回転した場合の、素材１１に作用する張力Ｔが目標値τとなる送り軸１３の位置ｘ及び巻取り軸１４の位置ｙを表す。すなわち、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ _ｎ）が、送り軸１３及び巻取り軸１４の回転パターンとなる。

ステップＳ１７において、生成処理部３３は、記憶部３４に記憶されているＮ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を結合して一群のデータとすることにより、回転パターンを生成する。送り軸１３と巻取り軸１４との間で素材１１を搬送する際に、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）に従って、ｎ＝１からＮまで順に送り軸１３と巻取り軸１４とが位置決めされることにより、搬送される素材の張力Ｔの変動は目標の範囲内に収まる。

図４は、実施の形態１に係る回転パターンの生成方法で得られた回転パターンに従って送り軸及び巻取り軸を回転させたときにおける、送り軸の位置、巻取り軸の位置及び素材に作用する張力を示す図である。図４に示されるように、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）に従って、ｎ＝１からＮまで順に送り軸１３と巻取り軸１４とを位置決めして送り軸１３と巻取り軸１４とを１回転させると、素材１１に作用する張力Ｔは、目標値τとなることが分かる。第１位置ｘ_ｎを横軸、第２位置ｙ_ｎを縦軸とすると、Ｎ個の位置情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）、すなわち回転パターンは、図４の実線３５のようになる。実線３５で示される回転パターンは、送り軸１３の位置が一定値である第１の回転量Δｘずつ変化したときに、巻取り軸１４の位置の変化である第２の回転量Δｙは必ずしも一定値ではないことを示している。

回転パターン生成装置２０及び回転パターン生成方法は、素材１１に作用する張力Ｔを実際に測定して送り軸１３及び巻取り軸１４の回転パターンを生成する。このため、実施の形態１で得られた回転パターンは、送り軸１３及び巻取り軸１４の形状又は偏心といった巻取り装置１０の機械的要因及び素材１１の伸びが、素材１１の張力Ｔに与える影響を考慮されている。したがって、実施の形態１で得られた回転パターンは、巻取り装置１０の機械的要因及び素材１１の伸びに起因した張力Ｔの変動を抑制できる。

また、回転パターン生成装置２０及び回転パターン生成方法により生成された回転パターンは、ＰＩＤ制御を用いるものと比較して、張力Ｔの変動に追従しやすいという利点がある。

また、回転パターン生成装置２０及び回転パターン生成方法は、フィードバック制御の補正係数を推定するという工程が不要であるため、容易に回転パターンが得られるという利点がある。

また、回転パターン生成装置２０及び回転パターン生成方法は、補正係数の推定の精度を向上させるためのノイズ対策及びセンサは不要であるとともに、補正係数の推定の精度を向上させるために試運転を複数回行う必要もない。このため、回転パターン生成装置２０及び回転パターン生成方法によって生成された回転パターンを用いることにより、素材１１に作用する張力Ｔを一定に保持しやすくなるとともに、張力Ｔの変動に追従しやすくなるので、素材１１に発生する不具合が抑制され、結果として巻取り工程の歩留まりが向上する。

また、実施の形態１では、張力検出器２３を介して取得した張力Ｔが目標値τとなるように第１位置ｘ_ｎに対応する第２位置ｙ_ｎを求めるので、張力Ｔが確実に目標の範囲内に保持される回転パターンを生成できる。

実施の形態１では、送り軸１３の最小回転量と巻取り軸１４の最小回転量とは同一であり、送り軸位置検出センサ２１の分解能と巻取り軸位置検出センサ２２の分解能とは同一であるが、いずれも同一でなくてもよい。実施の形態１においては、巻取り軸１４の回転量を第１の回転量Δｘよりも小さい範囲で調整する必要がある。このため、少なくとも巻取り軸１４の最小移動量は、第１の回転量Δｘよりも小さいことが好ましい。実施の形態１で開示した構成は、以下の実施の形態においても適宜適用できる。

実施の形態２．
実施の形態２において、図２に示される回転パターン生成装置２０の処理装置３０は、送り軸１３と巻取り軸１４とを同期させて１回転させたときに、張力検出器２３が検出した素材１１の張力Ｔを取得し、送り軸１３及び巻取り軸１４の１回転中において、取得した素材１１の張力Ｔが目標値τよりも大きい場合は、巻取り軸位置検出センサ２２によって検出された巻取り軸１４の位置ｙを小さい値に補正し、取得した素材１１の張力Ｔが目標値τよりも小さい場合は、巻取り軸位置検出センサ２２によって検出された巻取り軸１４の位置ｙを大きい値に補正する。補正後における巻取り軸１４の位置をｙｃとすると、処理装置３０は、送り軸位置検出センサ２１によって検出された送り軸１３の位置ｘと、補正後において送り軸１３の位置に対応する巻取り軸１４の位置ｙｃとの組み合わせを回転パターンとする。

回転パターン生成装置２０が回転パターンを生成する際の処理を説明する。この処理は、実施の形態２に係る回転パターンの生成方法を回転パターン生成装置２０が実行したときの処理である。

図５は、実施の形態２において、回転パターン生成装置が回転パターンを生成する際の処理を示すフローチャートである。図６は、送り軸の位置、巻取り軸の位置及び素材に作用する張力を示す図である。回転パターンを生成するにあたり、図２に示される回転パターン生成装置２０の処理装置３０の生成処理部３３は、ステップＳ２１で、送り軸１３と巻取り軸１４とを同期させて１回転させる。すなわち、生成処理部３３は、送り軸１３と巻取り軸１４とを同時に１回転させる。このとき、生成処理部３３は、送り軸位置検出センサ２１から送り軸１３の位置ｘを取得し、巻取り軸位置検出センサ２２から巻取り軸１４の位置ｙを取得し、張力検出器２３から素材１１に作用する張力Ｔを取得する。生成処理部３３は、取得した位置ｘ，ｙ及び張力Ｔを、図２に示される記憶部３４に記憶させる。送り軸１３の位置ｘと、巻取り軸１４の位置ｙとの関係は、図６に示される実線３６のようになる。

実施の形態２において、ステップＳ２１で生成処理部３３は、送り軸１３と巻取り軸１４とを同時に回転させる際に、送り軸１３と巻取り軸１４とを同じ回転量で回転させてもよい。また、生成処理部３３は、回転パターンにしたがって送り軸１３と巻取り軸１４とを回転させてもよい。この場合、生成処理部３３は、実施の形態１の回転パターンの生成方法を用いて生成された回転パターンにしたがって送り軸１３と巻取り軸１４とを回転させてもよい。

ステップＳ２２に進み、生成処理部３３は、ステップＳ２１で取得した、送り軸１３の１周分の張力Ｔを、第１の回転量Δｘの間隔でサンプリングする。第１の回転量Δｘについては前述した通りである。ステップＳ２２のサンプリングにより、第１の回転量Δｘ毎にＮ（＝２×π／Δｘ）個の張力Ｔ_ｊの情報が得られる。ｊは１からＮである。Ｎ個の張力Ｔ_ｊの情報の各々は、第１位置ｘ_ｊと第２位置ｙ_ｊとの組み合わせであるＮ個の位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）に対応している。生成処理部３３は、ステップＳ２２でサンプリングしたＮ個の張力Ｔ_ｊの情報を、各位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）に対応付けて、記憶部３４に記憶させる。図６の実線３７は、得られた張力Ｔ_ｊと、第１位置ｘ_ｊとの関係を示している。

次に、ステップＳ２３に進み、生成処理部３３は、カウント数ｊを１に設定する。カウント数ｊは、張力Ｔ_ｊと目標値τとに基づいて、巻取り軸１４の位置である第２位置ｙ_ｊを変更する回数を計数するために用いられる。

ステップＳ２４において、生成処理部３３は、張力Ｔ_ｊ及び対応する位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）を記憶部３４から読み出し、張力Ｔ_ｊと目標値τと比較する。張力Ｔ_ｊが目標値τよりも大きい場合、すなわちステップＳ２４でＴ_ｊ＞τである場合、生成処理部３３は、ステップＳ２５において、張力Ｔ_ｊに対応する位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）の第２位置ｙ_ｊを、現時点の値よりも小さい値に補正する。図６に示される例では、実線３８のＡ，Ｂ及びＣで示される箇所がＴ_ｊ＞τになっている。第２位置ｙ_ｊが現時点の値よりも小さい値に補正されることにより、第２位置ｙ_ｊ−１から第２位置ｙ_ｊまでの巻取り軸１４の回転量は現時点よりも小さくなる。補正後の第２位置ｙ_ｊを補正第２位置ｙ_ｃｊと称する。ステップＳ２４の判定を受けた張力Ｔ_ｊに対応する位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）を処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）と称する。処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）は、補正第２位置ｙ_ｃｊを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。生成処理部３３は、処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）を記憶部３４に保存する。

張力Ｔ_ｊが目標値τよりも小さい場合、すなわちステップＳ２４でＴ_ｊ＜τである場合、生成処理部３３は、ステップＳ２６において、張力Ｔ_ｊに対応する位置情報（ｘ_ｊ，ｙ _ｊ）の第２位置ｙ_ｊを、現時点の値よりも大きい値に補正する。図６に示される例では、実線３８のＤ及びＥで示される箇所がＴ_ｊ＜τになっている。第２位置ｙ_ｊが現時点の値よりも大きい値に補正されることにより、第２位置ｙ_ｊ−１から第２位置ｙ_ｊまでの巻取り軸１４の回転量は現時点よりも大きくなる。生成処理部３３は、処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）を記憶部３４に保存する。張力Ｔ_ｊが目標値τである場合、すなわちステップＳ２４でＴ_ｊ＝τである場合、生成処理部３３は、ステップＳ２７において、張力Ｔｉに対応する位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）の第２位置ｙ_ｊを補正しない。図６に示される例では、実線３８のＦで示される箇所がＴ_ｊ＝τになっている。実施の形態２において、第２位置ｙ_ｊを補正しない場合でも、処理後位置情報の第２位置はｙ_ｃｊと表記する。生成処理部３３は、処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）を記憶部３４に保存する。

ステップＳ２８に進み、生成処理部３３は、カウント数ｊとＮとを比較する。ステップＳ２８においてカウント数ｊがＮである場合、すなわちステップＳ２８でＹｅｓの場合、生成処理部３３は、ステップＳ２９の処理を実行する。ステップＳ２４からステップＳ２８がＮ回繰り返されることにより、Ｎ個の処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）が得られる。すなわち、記憶部３４には、Ｎ個の処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）が記憶されている。実施の形態２において、Ｎ個の処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）は、送り軸１３及び巻取り軸１４の回転パターンとなる。ステップＳ２９において、生成処理部３３は、記憶部３４に記憶されているＮ個の処理後位置情報（ｘ_ｊ，ｙ_ｃｊ）を結合して一群のデータとすることにより、回転パターンを生成する。

ステップＳ２８においてカウント数ｊがＮ未満である場合、すなわちステップＳ２８でＮｏである場合、生成処理部３３は、ステップＳ３０において、現在のカウント数ｊに１を加算して、ステップＳ２４からステップＳ２８を実行する。

ステップＳ３１において、生成処理部３３は、ステップＳ２９で生成した回転パターンを用い、送り軸１３と巻取り軸１４とを同期させて１回転させる。このとき、生成処理部３３は、送り軸位置検出センサ２１から送り軸１３の位置ｘ_ｊを取得し、巻取り軸位置検出センサ２２から巻取り軸１４の位置ｙ_ｊを取得し、張力検出器２３から素材１１に作用する張力Ｔ_ｊを取得する。生成処理部３３は、取得した位置ｘ_ｊ，ｙ_ｊ及び張力Ｔ_ｊを、図２に示される記憶部３４に記憶させる。

次に、ステップＳ３２において、生成処理部３３は、ステップＳ２９で生成した回転パターンを用いて得られた張力Ｔ_ｊ、すなわちステップＳ３１で取得された張力Ｔ_ｊが、目標値τとなっているか否かを判定する。実施の形態２においては、張力Ｔ_ｊが、τ−δ以上τ＋δ以下の範囲内になっていれば、張力Ｔ_ｊが、目標値τとなっていると判定される。δは、実施の形態１で説明した許容値である。

ステップＳ３２において、ステップＳ２９で生成した回転パターンを用いて得られた張力Ｔ_ｊが、目標値τとなっていない場合（ステップＳ３２，Ｎｏ）、生成処理部３３は、ステップＳ２１からステップＳ３２を繰り返す。ステップＳ３２において、ステップＳ２９で生成した回転パターンを用いて得られた張力Ｔ_ｊが、目標値τとなっていた場合（ステップＳ３２，Ｙｅｓ）、生成処理部３３は、ステップＳ３３において、張力Ｔ_ｊが目標値τとなったときの回転パターンを、巻取り装置１０が実際の作業で用いる回転パターンとして記憶部３４に記憶させる。

このように、生成処理部３３は、得られた回転パターンを用いて送り軸１３と巻取り軸１４とを同期させて１回転させて張力検出器２３が検出した素材１１の張力Ｔを取得し、取得した素材１１の張力Ｔと目標値τとに基づいて巻取り軸１４の位置、すなわち第２位置ｙ_ｊを補正することにより新たな回転パターンを求める処理を実行する。そして、生成処理部３３は、新たなパターンを求める処理を、素材１１の張力Ｔの変動が目標の範囲内となるまで繰り返す。このようにすることで、生成処理部３３は、実際の張力Ｔの変動に基づいて予め変動を抑制する回転パターンを生成することができる。

また、実施の形態２は、送り軸１３を第１の回転量Δｘ回転させる毎に素材１１の張力Ｔが目標値τになる第２位置ｙ_ｎを求めるという処理を繰り返す必要がない。このため、実施の形態２は、実施の形態１と比較して短時間で、回転パターンを生成することができる。

実施の形態２において、生成処理部３３は、新たな回転パターンを求める処理を、素材１１の張力Ｔの変動が目標の範囲内となるまで繰り返すが、１回の新たな回転パターンを求める処理によって得られた回転パターンを、巻取り装置１０が実際の作業で用いる回転パターンとしてもよい。

実施の形態１及び実施の形態２によれば、送り軸１３の形状及び巻取り軸１４の形状の少なくとも一方が非円形である場合に、煩わしい演算を避けて、簡単、低コストで巻取り装置１０の機械的要因及び素材１１の伸びに起因した張力Ｔの変動を抑制できる回転パターンを得ることができる。すなわち、実施の形態１及び実施の形態２は、送り軸１３の形状及び巻取り軸１４の形状の少なくとも一方が非円形の巻取り装置１０に好適である。この他にも、送り軸１３の形状及び巻取り軸１４の形状が円形である場合も、素材１１に作用する張力Ｔを一定に保持できないことがある。このような場合であっても、実施の形態１及び実施の形態２によれば、張力Ｔの変動を抑制できる回転パターンを得ることができる。

実施の形態１及び実施の形態２では、送り軸１３の位置ｘを基準として、張力Ｔの変動を抑制する巻取り軸１４の位置ｙを求めることにより、回転パターンを生成したが、巻取り軸１４の位置ｙを基準として、張力Ｔの変動を抑制する送り軸１３の位置ｘを求めることにより、回転パターンを生成してもよい。また、実施の形態１及び実施の形態２は、巻取り装置１０の制御装置と、回転パターン生成装置２０の処理装置３０とは別個の装置であるが、巻取り装置１０の制御装置が回転パターン生成装置２０の処理装置３０の機能を実現してもよい。

回転パターン生成装置２０は、素材１１の種類毎に回転パターンを求めてもよい。巻取り装置１０は、回転パターン生成装置２０によって生成された複数の回転パターンを素材１１の種類毎に対応させたテーブルを記憶しておく。そして、巻取り装置１０は、実際の作業時において、素材１１の種類が変更される毎に前述したテーブルから素材１１の種類に対応する回転パターンを読み出して送り軸１３と巻取り軸１４とを回転させてもよい。

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、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１０ 巻取り装置、１１ 素材、１３ 送り軸、１３ｃ 送り軸用制御装置、１３ａ，１４ａ 電動機、１４ 巻取り軸、１４ｃ 巻取り軸用制御装置、１５ 支持ローラ、２０ 回転パターン生成装置、２１ 送り軸位置検出センサ、２２ 巻取り軸位置検出センサ、２３ 張力検出器、２５ プロセッサ、２６ メモリ、３０ 処理装置、３１ 送り軸位置制御部、３２ 巻取り軸位置制御部、３３ 生成処理部、３４ 記憶部、４０ 入出力部。

Claims (8)

1. 巻き取られた素材を送り出す送り軸が回転したときの位置を検出する送り軸位置検出センサと、
   前記送り軸から送り出された前記素材を巻き取る巻取り軸が回転したときの位置を検出する巻取り軸位置検出センサと、
   前記送り軸と前記巻取り軸との間で、搬送されている前記素材に作用する張力を検出する張力検出器と、
   前記送り軸から前記素材を送り出して送り出された前記素材を前記巻取り軸によって巻き取ったときに得られた、前記送り軸位置検出センサによって検出された前記送り軸の位置、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置、及び前記張力検出器によって検出された前記素材の張力を用いて、前記素材の張力の変動を目標の範囲内とするために必要な前記送り軸の位置と前記巻取り軸の位置との関係を、前記送り軸及び前記巻取り軸が回転するときの回転パターンとして求める処理装置と、
   を備えることを特徴とする回転パターン生成装置。
2. 前記処理装置は、
   前記送り軸を１回転よりも少ない回転量だけ回転させたときに、前記送り軸位置検出センサによって検出された前記送り軸の位置である第１位置と、
   前記送り軸を前記回転量だけ回転させた後に前記巻取り軸を回転させ、前記張力検出器によって検出された前記素材の張力が前記張力の目標値となったときに、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置である第２位置と、
   の組み合わせを前記送り軸の少なくとも１回転分求め、得られた組み合わせを前記回転パターンとすることを特徴とする、請求項１に記載の回転パターン生成装置。
3. 前記回転量は、前記送り軸の最小回転量又は前記送り軸位置検出センサの分解能のうち大きい方の値であることを特徴とする、請求項２に記載の回転パターン生成装置。
4. 前記処理装置は、
   前記送り軸と前記巻取り軸とを同期させて１回転させたときに、前記張力検出器が検出した前記素材の張力を取得し、
   前記送り軸及び前記巻取り軸の１回転中において、取得した前記素材の張力が目標値よりも大きい場合は、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置を小さい値に補正し、
   取得した前記素材の張力が目標値よりも小さい場合は、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置を大きい値に補正し、
   前記送り軸位置検出センサによって検出された前記送り軸の位置と、補正後において前記送り軸の位置に対応する前記巻取り軸の位置との組み合わせを前記回転パターンとすることを特徴とする、請求項１に記載の回転パターン生成装置。
5. 前記処理装置は、
   得られた前記回転パターンを用いて前記送り軸と前記巻取り軸とを同期させて１回転させて前記張力検出器が検出した前記素材の張力を取得し、取得した前記素材の張力と前記目標値とに基づいて前記巻取り軸の位置を補正することにより新たな回転パターンを求める処理を実行し、
   前記新たな回転パターンを求める処理を、前記素材の張力の変動が目標の範囲内となるまで繰り返すことを特徴とする、請求項４に記載の回転パターン生成装置。
6. 前記処理装置は、
   前記送り軸及び前記巻取り軸が回転を開始するときの位置を基準として、前記送り軸の最小回転量又は前記送り軸位置検出センサの分解能のうち大きい方の値毎に、前記組み合わせを求めることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の回転パターン生成装置。
7. 巻き取られた素材を送り出す送り軸を１回転よりも少ない回転量だけ回転させたときの前記送り軸の位置である第１位置を求める工程と、
   前記送り軸を前記回転量だけ回転させた後に、前記送り軸から送り出された前記素材を巻き取る巻取り軸を回転させて、前記素材の張力が前記張力の目標値となったときの前記巻取り軸の位置である第２位置を求める工程と、
   前記第１位置と前記第２位置との組み合わせを前記送り軸の少なくとも１回転分求め、得られた組み合わせを、前記送り軸及び前記巻取り軸が回転するときの回転パターンとする工程と、
   を含むことを特徴とする、回転パターン生成方法。
8. 巻き取られた素材を送り出す送り軸と、前記送り軸から送り出された前記素材を巻き取る巻取り軸とを同期させて１回転させたときに、前記素材の張力を取得する工程と、
   前記送り軸及び前記巻取り軸の１回転中において、取得した前記素材の張力が目標値よりも大きい場合は、巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置を小さい値に補正し、取得した前記素材の張力が目標値よりも小さい場合は、前記巻取り軸位置検出センサによって検出された前記巻取り軸の位置を大きい値に補正する工程と、
   前記送り軸の位置と、補正後において前記送り軸の位置に対応する前記巻取り軸の位置との組み合わせを、前記送り軸及び前記巻取り軸が回転するときの回転パターンとする工程と、
   を含むことを特徴とする、回転パターン生成方法。

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