JPH0445426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リールからリールへテープまたはウ
エブなど可とう性媒体を移送する装置に係り、特
にテープなどを高速でかる高精度に搬送するのに
好適なテープ移送方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕と〔発明が解決しようとする課
題〕 従来の装置は、例えば特開昭52−62004号公報、
特開昭53−144307号公報に記載されたものがあ
る。これら従来の装置はテープを起動するのに必
要なモータ電流を、モータごとに個別に演算して
設定する方式になつていた。しかし、２つのモー
タ入力の相互干渉の点については配慮されていな
かつた。このため、テープ張力変動が発生し高精
度なテープ移送ができなくなる欠点があつた。

また、従来の装置は、機構部品のばらつき誤差
によつて生じる上記モータ電流設定値のミスマツ
チングについては配慮されていなかつた。このた
め、テープ張力変動が発生し高精度なテープ移送
ができなくなる欠点がある。

本発明の目的は、リールからリールへテープ、
ウエブなど可とう性媒体を移送する装置において
２つのリールを別個に駆動するモータ入力の相互
干渉を抑制してテープ張力の変動を抑制するとと
もに、部品等のばらつき誤差による張力変動を抑
制して媒体を高精度で移送することのできるテー
プ送り制御方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

リールからリールへテープまたはウエブなど可
とう性媒体を移送する装置では、一度テープ張力
変動を発生させると、変動を吸収するものがない
ため、その変動の減衰が難しい機構であることか
ら、できるだけテープ張力変動を発生させない制
御手段が必要となる。ここで、テープ張力変動
は、装置内部にある２つのリールの運動誤差に起
因して発生することが理論的に明確となつた。こ
の結果より、２つのリールを駆動する各モータの
入力をある条件下で制御することにより、テープ
張力変動を起すことなくテープを高精度に移送で
きることが実験的に確認できた。しかし、機構部
品のばらつき誤差があると、上記設計値とミスマ
ツチングが生じ、テープ張力変動が発生する。こ
こで、ポイントになるのは、如何にして、機構部
品のばらつき誤差を検知するかである。幸い、非
干渉入力条件からのミスマツチングの大きさと、
発生するテープ張力変動とは比例関係にあること
が判かつた。したがつて、テープ張力変動を測定
して、非干渉入力条件からの誤差を推定し、設定
値を修正するなり、再設定を行なうことにより自
動的に、機構部品のばらつき誤差を補正すること
ができる。

すなわち、本発明は、それぞれ別個のモータに
よつて２つのリールを駆動し、一方のリールから
他方のリールにテープを移送するときのテープ送
り制御方法において、前記２つのモータにかかる
リール半径r₁，r₂、回転部のイナーシヤJ₁，J₂、
比例係数をＲとしたとき、テープの速度誤差を除
去するに要する前記２つのモータの駆動電流i₁，
i₂を、それらの比が式 i₁／i₂＝（J₁r₂／J₂r₁）Ｒ を満たすように配分設定するとともに、テープの
張力変動を検出し、その変動量を除去するように
前記式の比例係数を修正し、その修正後の前記式
を満たすように前記２つのモータの駆動電流の配
分を増・減設定することを特徴とする。

また、それぞれ別個のモータによつて２つのリ
ールを駆動し、一方のリールから他方のリールに
テープを移送するテープ送り制御装置において、
前記２つのモータにかかるリール半径r₁，r₂を、
それぞれ検出するリール径検出手段と、その検出
されたリール半径に基づいて前記２つのモータに
かかる回転部のイナーシヤJ₁，J₂をそれぞれ求め
るイナーシヤ演算手段と、検出又は求められたリ
ール半径とイナーシヤとを入力するとともに、テ
ープの速度誤差を入力し、その速度誤差を除去す
るに要する前記２つのモータの駆動電流i₁，i₂を、
それらの比が式 i₁／i₂＝（J₁r₂／J₂r₁）Ｒ （但し、Ｒは比例係数である。） を満たすように配分設定する駆動電流制御手段
と、テープの張力を検出する張力検出手段と、検
出された張力を入力して張力変動量を検出し、そ
の変動量を除去するように前記式の比例係数を修
正する調節手段とを備え、前記駆動電流制御手段
は前記比例係数の修正後の前記式を満たすよう
に、前記２つのモータの駆動電流の配分を相補的
に増・減するものとしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されてい
る。

図において、テープ移送装置は磁気テープを所
定の速度で走行させ、テープ上に情報を記録した
り、テープからの情報を再生するものである。５
は磁気テープ、３，４はテープ５を巻付けたリー
ルで、これらのリール３，４はそれぞれモータ
１，２によつて駆動される。モータ１，２の駆動
により磁気テープ５は一方のリール４から張力セ
ンサ９、磁気ヘツド６、および速度タコメータロ
ーラ８を経て他方のリール３へ移送される。

リール・ツウ・リール方式は、リール３，４を
回動制御によりテープを移送する方式であり、モ
ータ１，２の駆動電流を決めるためには、未知変
数であるリール上のテープ半径（以下リール半径
と呼ぶ）を検出する必要がある。リール半径の検
出方法にはいろいろあるが、以下にをの一例を示
す。１１，１２はタコメータであり、リール３，
４の回転量を検出する。一方１０は微細タコメー
タであり、速度タコメータローラ８の微小回転を
検出する。リール３が巻き取るテープ長は、速度
タコメータローラ８を通過したテープ長と等し
い。したがつて、両者の回転量を比較することで
リール３の半径を求めることができる。リール４
についても同様である。制御器１６は上述の半径
計算アリゴリズムにて各タコメータ１０，１１お
よび１２の信号を受けてリール３，４の半径を計
算する。このリール半径の検出方法の場合は、タ
コメータ１１，１２で信号が発生する度にリール
半径を検出することができる。

制御器１６は後述する制御アリゴリズムに伴つ
て、リール半径とイナーシヤと比例係数とを用い
てモータ１，２の駆動電流を演算し、パワーアン
プ１４，１５を介してモータ１，２の運動を制御
する。

一方、張力センサ９は、テープ５の張力を検出
するもので、その構成の一例を第２図に示す。テ
ープ５を掛けたローラ７はローラ支持体３２に回
転可能に支持されており、ローラ支持体３２は板
ばね２９を介して固定ブロツク２８に固定されて
いる。また、ローラ支持体３２の下には、差動変
成器３０が位置調整可能に取付けられており、ロ
ーラ支持体３２の変位を検出し、張力を表わす電
圧値はセンサ回路１３で変換する。

また、テープ速度は微細タコメータ１０のパル
ス信号の周期を計数して求めることができる。こ
こで、周期は速度とは逆数の関係にある。

次に、リール半径とイナーシヤと比例係数とを
用いて、各モータの駆動電流を設定する制御アル
ゴリズムについて説明する。第３図は制御器１６
内の各モータの駆動電流の設定に関係のある部分
を表わした図である。テープは通常一定の張力の
下で搬送またはデータ交換が行なわれる。図中の
２１，２２はモータへ一定電流を付加し所定のテ
ープ張力を発生させる電流発生器である。なお、
テープ張力発生のための電流は下記式(1)で設定さ
れる。

i_T＝１／K_Tｒ・f_T …(1) ここに、 i_T：張力電流 K_T：モータトルク定数 ｒ ：リール半径 f_T：テープ張力 また、テープを搬送する際に生じる磁気ヘツド
６、テープガイド（図示せず）などとテープとの
走行摩擦抵抗に対して、モータに補正トルクを発
生する必要があり、上記電流発生器２１，２２か
ら張力電流の他に摩擦電流も付加している。な
お、摩擦電流は下記式(2)で設定される。

i_f＝ｉ／K_Trf_N・（−１）〓 …(2) ここに、 i_f：摩擦電流 f_N：摩擦力 α：走行方向により１または０ 次にテープ走行を制御するためのモータ駆動電
流は以下のように設定される。１７は目標速度を
与える目標速度発生器であり、目標速度は微細タ
コメータ１０で検出した実際のテープ速度と比較
される。ここで、１８は微細タコメータ１０の信
号から速度を表わす電圧信号に変換する変換器で
ある。検出された速度誤差はアンプ１９で、誤差
信号の増幅やフイルタリングが行なわれる。な
お、増幅率やフイルタ定数は、サーボ系の速応性
や安定性を考慮してあらかじめ設定されている。
誤差信号は次に非干渉化制御器２０で、２つのモ
ータ駆動電流に配分される。すなわち、リール・
ツウ・リール方式テープ走行機構のように、系の
内部に２つのアクチユエータを有する多入力多出
力系では、系の内部で相互干渉が発生する。この
系では、相互干渉の結果としてテープ張力変動が
発生する。したがつて、非干渉化制御器２０の役
割は、２つのモータの電流指令値を配分設定し、
特に２つのモータが相互干渉を起した場合には、
２つのリール間のテープ張力変動の検出値に基づ
いて、上記モータ電流の配分を変更し、モータの
相互干渉を低減してテープ走行を安定化すること
にある。

なお、非干渉化制御器２０では下記式(3)〜式(5)
のごとく速度誤差、リール半径、イナーシヤおよ
び比例係数からモータ駆動電流が設定される。

i₁＝J₁／r₁・ΔV・R₁₁ …(3) i₂＝J₂／r₂・ΔV・R₁₂ …(4) i₁＝J₁r₂／J₂r₁R₂i₂ …(5) ここに、 i₁：モータ１の駆動電流 i₂：モータ２の駆動電流 J₁：モータ１の回転部イナーシヤ J₂：モータ２の回転部イナーシヤ r₁：リール３の半径 r₂：リール４の半径 ΔV：速度誤差 R₁₁，R₁₂：比例係数 R₁₁＝ａ／K_T R₁₂＝ｂ／K_T R₂：比例係数 R₂＝R₁₁／R₁₂＝ａ／ｂ なお。比例係数R₁₁，R₁₂は、リール半径r₁，
r₂、イナーシヤ以外の定数であるモータトルク定
数K_T、その他リール・モータ系に含まれる誤差
分を表すために仮定した係数であり、各リール・
モータ系に誤差が無い場合は、ａ＝ｂ＝１にな
る。

また、式(5)から、２つのモータ駆動電流i₁，i₂
はモータのイナーシヤとリール半径のみに関係付
けられ、比例係数R₂は比例係数R₁₁とR₁₂の誤差
の比であるが、機構部品または電子回路部品等の
ばらつき誤差をも集約させた比例係数Ｒとして扱
うことができる。なお、各リール・モータ系に誤
差が無く、構成部品等のばらつき誤差が無い理想
的な場合は、R₂＝１になる。

モータ回転部イナーシヤJ₁，J₂は半径r₁，r₂に
より下記式(6)のごとく決定される値であり、非干
渉化制御器２０の内部でリール半径を用いて計算
から設定しても良いし、リール半径を引数として
あらかじめ計算した結果を記憶素子内に記憶して
おいて使用する方法でも良い。以上のように、リ
ール半径を用いて、各モータの駆動電流を設定す
る制御アリゴリズムを説明したが、本発明の特徴
は非干渉化制御器２０により誤差信号に対して２
つのモータ電流を干渉を起さないように設定する
点にある。

J_i＝J_p＋π／２α（r⁴ _i−r⁴ _p） …(6) ここに、 J_i：回転部イナーシヤ ｉ＝１，２ J_p：初期イナーシヤ（テープなし） r_i：リール半径 ｉ＝１，２ r_p：初期リール半径（テープなし） α：テープにより決まる定数 次に、機構部品、あるいは電子回路部品などの
ばらつき誤差に対して自動補正を行なうための、
適応アリゴリズムについて説明する。比例係数
R₂は、最初、２つのモータ間の相互干渉がない
ものとしてR₂＝１が設定される。しかし、実際
の装置には、機構部品、あるいは電子回路部品等
のばらつき誤差があるので、テープを走行させる
と、２つのモータ間の相互干渉に伴うテープの張
力変動が発生する。そこで以下に説明するよう
に、テープの張力変動を求めて、上記比例係数
R₂を補正することにより２つのモータ間の相互
干渉を除去する。上記ばらつき誤差があると、制
御器１６内の非干渉化制御器２０の設定値は制御
対象に対してミスマツチングとなる。第４図は、
この場合に生じるテープ張力変動を張力センサ９
より測定したスケツチ図の一例である。第４図の
ａ〜ｃは非干渉化条件のミスマツチングと下記式
(7)〜(9)に対応する。例えば、第４図のａは、リー
ル３の運動がリール４に比べて速いために、テー
プ張力変動Δfは正方向へ生じている。逆にｃは、
リール３の運動がリール４に比べて遅いためにテ
ープ張力変動Δfは負方向へ生じている。一方、
ｂはリール３の運動がリール４に比べてほぼ等し
く、テープ張力変動Δfはゼロに近い。

ａに対応i₁／i₂＞J₁r₂／J₂r₁R₂ …(7) ｂに対応i₁／i₂＝J₁r₂／J₂r₁R₂ …(8) ｃに対応i₁／i₂＜J₁r₂／J₂r₁R₂ …(9) ここで、テープ張力変動Δfを第４図のｂのよ
うにゼロにするには、例えば、ａの場合には、リ
ール３の運動をリール４に比べて相対的に遅くす
れば良いことが判る。これは、式(5)において比例
係数R₂を現状よりも小さく修正することに対応
する。逆に、ｃの場合には、リール３の運動をリ
ール４に比べて相対的に速くすれば良い。これは
式(5)において、比例係数R₂を現状よりも大きく
修正することに対応する。

また、上記のテープ張力変動Δfはテープの定
常走行時に小さく、テープ速度を加速又は減速す
るときに大きくなる。これは、主として加速又は
減速時にモータ電流が増大され、２つのモータ間
の相互干渉の影響が大きくなるからである。

また、テープ張力変動Δfによる比例係数R₂の
修正は、検出されるテープ張力変動Δfに基づい
て、その都度行なうようにしてもよいが、実際的
には装架されたテープ、機構部品および電子回路
部品などのテープ送り制御に係る装置条件が一定
であれば、加速又は減速時の張力変動Δfは略一
定となる。そこで、加速又は減速時のテープ張力
変動Δfを適宜検出し、その変動を除去するよう
に上記比例係数R₂の修正を行えば足りる。なお、
テープの定常速度時にも修正された比例係数R₂
により非干渉化制御がなされることになるが、部
品のばらつき誤差に起因する張力変動の傾向は加
速又は減速時と同じであり、また定常速度時のモ
ータ電流は加速・減速に比べて十分小さいことか
ら、比例係数R₂の修正の影響は小さいので問題
にならない。

第３図において、テープ張力は、張力センサ９
およびセンサ回路１３にて電圧値として計測され
る。調節器２３は、センサ回路１３の出力を受け
て、テープ張力変動Δfを検出し、これを用いて
上述した自動調節のための適応アリゴリズムに従
つて、比例係数R₂を修正する。なお、加減速時
にあわせて適宜修正する場合は、目標速度発生器
１７から出力される目標速度の変化に基づいて、
テープを加速または減速する時間的なタイミング
を検出し、これに合わせてテープを加速または減
速した場合に生じるテープ張力変動Δfを検出す
る。この場合、検出の精度を上げるために、調節
器２３はセンサ回路１３の出力を数回取り込んで
平均化する検出アリゴリズムが設定されている。
次に、調節器２３では、検出したテープ張力変動
Δfを用いて、上述した自動調節のための適応ア
リゴリズムに従つて、非干渉化制御器２０の比例
係数R₂の修正を行なう。以上の修正を繰返し行
うことにより、実際の装置における機構部品や電
子回路部品のばらつき誤差が自動的に補正され
る。

このばらつき誤差の自動補正は、テープ張力変
動が生じた任意の時刻に行なうことができるが、
特に、電源投入直後など、各部品が熱的に安定化
する以前で、テープ張力変動の発生しやすい時
に、テープをローデイングする際などにこの自動
補正を数回行なえば、テープ移送装置を短時間で
最適な状態にすることができ、テープ上のデータ
交換をする時にはテープ張力変動は小さくデータ
交換を許可できる稼働時間が増大する。また、機
構部品などの装置固有のばらつき誤差は、最初の
電源投入時にプリセツト補正を行なえば、以後テ
ープ張力変動が小さくなり、補正を必要とする度
合いが少なくなり、その結果データ交換を許可で
きる稼働時間が増大する。

ここで、調節器２３で検知するテープ張力変動
Δfは、第４図に矢印で示すように、テープを加
速または減速する時間内に検出した値と、定常速
度になつた後の時間での検出値との差を取つて、
テープ張力変動とするのが良い。また、非干渉化
制御器２０内の比例係数R₂を修正する際には、
修正量に対応させて一方のモータ電流のみを変え
るのではなく、両モータに対して均等に相補的に
増減配分するのが望ましい。これによりテープ張
力変動を速やかに除去又は整定することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、リール
半径を検出するとともに、回転部のイナーシヤを
求め、これらに基づいて２つのモータの駆動電流
を配分設定していることから、リール・ツウ・リ
ール方式において問題となる２つのモータ入力の
相互干渉を効果的に防止できる。すなわち、速度
誤差を除去するに要する駆動電流をより的確な価
に配分できるから、２つのモータが駆動したとき
に生ずるテープ送り量の誤差を小さくでき、テー
プ送り量に比例して生じるテープ張力変動をより
小さくできる効果がある。したがつて、モータ駆
動電流の誤差があるとテープ張力変動を発生しや
すいサーボ制御系を、テープ張力変動を発生する
ことなく高精度にテープを搬送することができる
効果がある。

特に速度誤差を除去するに要する駆動電流を配
分するに当たり、電流と速度との特性に関係する
リール半径とイナーシヤの変化を反映させている
ことから、単なる速度フイードバツク制御に比し
て、応答性が優れるという効果がある。

また、機構部品や電子回路部品などのばらつき
誤差等に起因して、上記２つのパラメータに検出
誤差がある場合、あるいは上記２つのパラメータ
以外に起因する要因によりモータ電流と速度特性
の関係が変化した場合、２つのモータを駆動して
生ずるテープ張力変動を検出し、そのテープ張力
変動価に基づいて上記モータ電流と速度特性の変
化した関係を補正することにより、２つのモータ
を駆動して生ずるテープ張力変動を低減すること
ができるという効果がある。また、ばらつき誤差
の補正はフイー度バツク補正のための余分な電源
容量を小さくでき省力化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は張
力センサの外観図、第３図は制御器１６内で各モ
ータの駆動電流の設定に関係ある部分を示す図、
第４図はテープ張力変動を測定した図である。 １，２……モータ、３，４……リール、５……
テープ、６……磁気ヘツド、９……張力センサ、
１０……微細タコメータ、１６……制御器、２０
……非干渉化制御器、２３……調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ別個のモータによつて２つのリール
   を駆動し、一方のリールから他方のリールにテー
   プを移送するときのテープ送り制御方法におい
   て、前記２つのモータにかかるリール半径をr₁，
   r₂、回転部のイナーシヤをJ₁，J₂、比例係数をＲ
   としたとき、テープの速度誤差を除去するに要す
   る前記２つのモータの駆動電流i₁，i₂を、それら
   の比が式 i₁／i₂＝（J₁r₂／J₂r₁）Ｒ を満たすように配分設定するとともに、テープの
   張力変動を検出し、その変動量を除去するように
   前記式の比例係数を修正し、その修正後の前記式
   を満たすように前記２つのモータの駆動電流の配
   分増・減設定することを特徴とするテープ送り制
   御方法。 ２ それぞれ別個のモータによつて２つのリール
   を駆動し、一方のリールから他方のリールにテー
   プを移送するテープ送り制御装置において、前記
   ２つのモータにかかるリール半径r₁，r₂をそれぞ
   れ検出するリール径検出手段と、その検出された
   リール半径に基づいて前記２つのモータにかかる
   回動部のイナーシヤJ₁，J₂をそれぞれ求めるイナ
   ーシヤ演算手段と、検出又は求められたリール半
   径とイナーシヤとを入力するとともに、テープの
   速度誤差を入力し、その速度誤差を除去するに要
   する前記２つのモータの駆動電流i₁，i₂を、それ
   らの比が式 i₁／i₂＝（J₁r₂／J₂r₁）Ｒ （但し、Ｒは比例係数である。） を満たすように配分設定する駆動電流制御手段
   と、テープの張力を検出する張力検出手段と、検
   出された張力を入力して張力変動量を検出し、そ
   の変動量を除去するように前記式の比例係数を修
   正する調節手段とを備え、前記駆動電流制御手段
   は前記比例係数の修正後の前記式を満たすよう
   に、前記２つのモータの駆動電流の配分を相補的
   に増・減するものとしたことを特徴とするテープ
   送り制御装置。