JPH0543098A

JPH0543098A - 設定トルク調整装置

Info

Publication number: JPH0543098A
Application number: JP20050591A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Imamura; 正今村
Original assignee: Shimpo Industrial Corp
Current assignee: Nidec Shimpo Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】２つのトルク発生手段の間にウェッブ等の弾
性材をセットせずに、安全にトルクや演算係数の設定、
調整が行える設定トルク調整装置を提供する。【構成】第１トルク発生手段３に対するトルク設定器
４と、第１およひ第２のトルク発生手段３，５の出力速
度をそれぞれ検出する第１および第２の速度検出手段
９，１０と、両速度検出手段９，１０の検出信号に基づ
いて弾性材１に生じる出力を演算する出力演算回路１１
と、その演算結果を表示する出力表示器１５と、出力演
算回路１１の演算結果に基づいて弾性材１への反作用ト
ルクに相当する信号を生成する反作用演算回路１２と、
その信号をトルク設定器４の設定信号に帰還させる帰還
回路１４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェブの巻き取りもし
くは巻き出し機や、ベルトコンベアのように弾性材を介
する駆動系における設定トルク調整装置、詳しくは、駆
動系に弾性材をセットせずに、設定トルクを調整、設定
するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性材を介する駆動系、例えば、ウェブ
巻き取り機の駆動系は、簡略化して示すと、図５に示す
ように、弾性材であるウェブ１の巻き取りロール２と、
この巻き取りロール２を駆動するサーボモータのような
第１トルク発生手段３と、この第１トルク発生手段３に
対するトルク設定器４と、ウェブ１の中途部を移送する
第２トルク発生手段５とを備えている。

【０００３】また、ウェブ１の速度や張力等の出力側の
状態が検出されるようになっていて、その検出信号を取
り込む演算回路６と、この演算回路６の演算結果をトル
ク設定信号に帰還させる帰還回路７と、演算回路６の演
算係数を設定するための係数設定器８とを備えている。

【０００４】この駆動系の動作を、ラプラス変換演算子
ｓを用いて、ブロック線図に表すと、図６のようにな
る。この図では、言うまでもなく、ラプラス変換演算子
ｓの逆数（１／ｓ）は積分を表し、ｓの乗算は微分を表
している。そして、τ₀は、トルク設定器４から第１ト
ルク発生手段３に与えられる設定トルク、Ｔは第１トル
ク発生手段３の時定数、ｋ₁はその変換係数、τは、第
１トルク発生手段３からの出力である発生トルクであ
る。また、τ_nは、負荷側の抵抗である負荷トルク、τ_p
は、巻き取りロール２に実際に生じる加速トルクで、こ
の加速トルクτ_pは、発生トルクτから負荷トルクτ_nを
減じたものである（τ_p＝τ−τ_n）。

【０００５】Ｊは巻き取りロール２等の被駆動体全体の
慣性モーメントで、この慣性モーメントＪにより発生ト
ルクτから角加速度が得られ、角加速度を積分（１／
ｓ）することで、角速度ｖが得られる。ｋ₂は角加速度
から角速度ｖへの変換係数である。さらに、ｋ₂₁は、ロ
ール径により決まる変換係数で、ｖ₀は巻き取りロール
２の周速度である。この周速度ｖ₀には、送り込み側の
第２トルク発生手段５による移送速度ｖ₁が外乱として
加わる。θは、速度差（ｖ₀−ｖ₁）を積分して得られる
角変動量、すなわち変動角である。ｋ₃はウェブ１の弾
性係数で、この弾性係数ｋ₃と変動角θとから出力であ
る張力Ｆが得られる。

【０００６】また、τ_Lはロストルク、β（ｖ）はロス
トルクの伝達関数で、ロストルクτ_Lが角速度ｖに依存
することを表している。τ_Fは反作用トルクであり、こ
の反作用トルクτ_Fとロストルクτ_Lとを加えたものが、
前記の負荷トルクτ_nになる（τ_n＝τ_L＋τ_F）。

【０００７】この駆動系の総合伝達関数には、演算回路
６での係数が含まれ、時定数Ｔおよびダンピングファク
タζにもそれぞれ演算回路６の係数が含まれることにな
る。そのため、演算回路６の係数を係数設定器８により
変更することで、時定数Ｔと、ダンピングファクタζと
がそれぞれ調整可能になり、張力制御の応答性を低下さ
せることなく、ウェブ１の振動の発生を抑えることがで
きる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な巻き取り機では、実際にウェブ１をセットした上で、
全体を稼働させながら、設定トルクや演算係数の調整を
行う必要があるが、設置直後の調整では、初めからこれ
らの値を最適値に近い範囲内に設定することが難しく、
その範囲から外れていると、機械が破壊されたり、オペ
レータに危険を及ぼすおそれがある。

【０００９】これに対しては、ウェブ１をセットしない
状態での稼働、すなわちカラ運転することで、設定トル
クや演算係数の調整ができれば、機械の破壊を生ずるこ
とがなく、オペレータの危険も回避することができる
が、弾性材がなければ、駆動系の動作が完結せず、制御
のループもできないから、設定トルクや演算係数は、決
めようがない。

【００１０】図６のブロック線図に即して言えば、送り
込み移送速度ｖ₁が加わる部分や、張力Ｆが発生する部
分、反作用トルクτ_Fを発生する部分等、点線で囲んだ
部分Ａがなくなることになり、動作が完結しない。

【００１１】本発明は、上記の問題に鑑み、ウェブのよ
うな弾性材をセットして稼働した状態をシミュレートで
きるようにして、弾性材をセットすることなく、設定ト
ルクや演算係数の調整を安全に行えるようにすることを
課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、第１トルク発生手段と第２トルク発生手
段との間に弾性材を設けてなる駆動系において設定トル
クを調整するための装置であって、第１トルク発生手段
に対するトルク設定器と、第１および第２の各トルク発
生手段の出力速度をそれぞれ検出する第１および第２の
速度検出手段と、第１および第２の両速度検出手段の検
出信号に基づいて弾性材に生じる張力や回転トルク等の
出力を演算する出力演算回路と、出力演算回路の演算結
果を表示する出力表示器と、出力演算回路の演算結果に
基づいて弾性材から第１トルク発生手段にかかる反作用
トルクに相当する信号を生成する反作用演算回路と、出
力演算回路および反作用演算回路の演算係数を設定する
係数設定器と、反作用演算回路で得られた信号をトルク
設定器の設定信号に帰還させる帰還回路とを備えた構成
とした。

【００１３】

【作用】上記の構成において、弾性材をセットせずに、
第１および第２の両トルク発生手段を稼働させると、第
１トルク発生手段には弾性材からの反作用が作用しない
が、第１および第２の両速度検出手段と、出力演算回路
と、反作用演算回路とから、弾性材をセットした場合に
生じたであろう反作用トルクに相当する信号が得られ、
この信号がトルク設定器に帰還し、信号の面では制御ル
ープが完結する。オペレータは、出力表示器で弾性材の
出力を観測しながら、トルク設定器により設定値や、係
数設定器により各種の演算係数を調整すればよい。

【００１４】

【実施例】本発明の詳細を図１ないし図４に示す実施例
に基づいて説明する。

【００１５】図１および図２は本発明の一実施例に係
り、図１は、設定トルク調整装置を備えたウェブ巻き取
り機の構成図、図２は、その動作をラプラス変換演算子
ｓを用いて示したブロック線図である。

【００１６】図１において、１は弾性材としてのウェ
ブ、２はその巻き取りロール、３は、巻き取りロール２
を駆動するサーボモータのような第１トルク発生手段、
４は、第１トルク発生手段３に対するトルク設定器、５
は、ウェブ１の中途部を移送する第２トルク発生手段で
ある。なお、第１トルク発生手段３の変換係数はｋ₁、
時定数はＴである。

【００１７】そして、この実施例の設定トルク調整装置
は、第１速度検出手段９と、第２速度検出手段１０と、
出力演算回路１１と、反作用演算回路１２と、時間特性
調整用のフィルタ１３と、帰還用の減算器１４と、出力
表示器１５と、係数設定器１６とを備えている。

【００１８】第１速度検出手段９は、第１トルク発生手
段３の出力側に設けられて、その出力部の角速度ｖを検
出する。第２速度検出手段１０は、第２トルク発生手段
５の出力部に設けられて、該トルク発生手段５の出力速
度ｖ₁を検出する。

【００１９】出力演算回路１１は、第１および第２の両
速度検出手段９，１０の検出信号に基づいて出力である
ウェブ１の張力Ｆを演算するもので、第１速度検出手段
９の検出信号に所要の突き合わせ用ゲインｋ₄を掛け合
わせる第１突き合わせ演算器１７と、第２速度検出手段
１０の検出信号に所要の突き合わせ用ゲインｋ₅を掛け
合わせる第２突き合わせ演算器１８と、第１突き合わせ
演算器１７の出力から第２突き合わせ演算器１８の出力
を減算する突き合わせ減算器１９と、この減算器１９の
出力を積分（ラプラス変換演算子ｓでの除算）する積分
器２０とからなる。ここで、第１突き合わせ演算器１７
での突き合わせ用ゲインｋ₄は、従来例で示したロール
径により決まる変換係数ｋ₂₁と、ウェブ１の弾性係数ｋ
₃との積（ｋ₄＝ｋ₂₁・ｋ₃）であり、第２突き合わせ演
算器１８での突き合わせ用ゲインｋ₅は、ウェブ１の弾
性係数ｋ₃である（ｋ₅＝ｋ₃）。この出力演算回路１１
の演算結果は、出力表示器１５に表示される。

【００２０】反作用演算回路１２は、出力演算回路１１
の演算結果に基づいてウェブ１から第１トルク発生手段
３にかかる反作用トルクに相当する信号を生成するもの
で、その演算関数は、第１トルク発生手段３の変換係数
ｋ₁を含み、α／ｋ₁で示される。

【００２１】フィルタ１３は、第１トルク発生手段３の
応答遅れ等の時間特性を打ち消すためのもので、第１ト
ルク発生手段３での時間特性が無視しうる程度のもので
ある場合は、省略可能である。

【００２２】帰還用の減算器１４は、トルク設定器４と
第１トルク発生手段３との間に設けられて、トルク設定
器４からのトルク設定信号τ₀からフィルタ１３の出力
もしくは反作用演算回路１２の出力を減算することで、
トルク設定信号τ₀に反作用トルクに相当する信号を帰
還させる。

【００２３】係数設定器１６は、出力演算回路１１や反
作用演算回路１２の係数、ゲインを設定、調整するため
のものである。

【００２４】上記構成において、トルクの設定や、各種
係数の調整に当たっては、ウェブ１をセットしないで、
第１トルク発生手段３と第２トルク発生手段５とを稼働
させるのであるが、そのときの動作を、ラプラス変換演
算子ｓを用いてブロック線図に示すと、図２のようにな
る。

【００２５】図２において、前記した図６での要素、信
号に対応するものには同一の符号を用いているので、詳
細な説明は省略する。ウェブ１をセットしないので、ウ
ェブ１に第２トルク発生手段５による移送速度ｖ₁が加
わることがなく、したがって、張力Ｆも発生しないが、
出力演算回路１１で、第１および第２の両速度検出手段
９，１０からそれぞれの検出信号を取り込んで突き合わ
せ、速度差に相当する信号を積分することで、ウェブ１
に生じるであろう張力が算出される。

【００２６】そして、この出力演算回路１１の演算結果
が反作用演算回路１２に入力して、α／ｋ₁の演算処理
を受けることで、反作用トルクに相当する信号が生成さ
れる。この信号は、フィルタ１３と帰還用減算器１４と
を通じて、トルク設定信号に帰還する。

【００２７】これで、第１トルク発生手段３には、反作
用トルクに相当する信号が差し引かれたトルク設定信号
が加わることになり、そのため、第１トルク発生手段３
は、ウェブ１から反作用トルクが作用しているのと同等
の動作をする。また、ウェブ１に生じるであろう張力
は、出力表示器１５に表示されるから、全体として、ウ
ェブ１をセットして稼働させた場合の動作がシミュレー
トされたことになる。

【００２８】オペレータは、出力表示器１５により張力
Ｆを観察しながら、トルク設定器４や係数設定器１６に
より設定トルクや、各種の演算係数を調整すればよい。

【００２９】なお、図１の実施例で、第１速度検出手段
９は、第１トルク発生手段３の角速度ｖを検出するが、
巻き取りロール２の周速度ｖ₀を検出するようにしても
よい。この場合、第１突き合わせ演算器１７での突き合
わせ用ゲインｋ₄は、ウェブ１の弾性係数ｋ₃と同値（ｋ
₄＝ｋ₃）になる。

【００３０】図３および図４は本発明の他の実施例に係
り、図３は、設定トルク調整装置を備えたウェブ巻き取
り機の構成図、図４は、その動作をラプラス変換演算子
ｓを用いて示したブロック線図である。

【００３１】この実施例の設定トルク調整装置が図１の
実施例と異なる点は、反作用演算回路１２と並列に、慣
性演算器２１が設けられ、その後段に、反作用演算回路
１２の出力との加算器２２が設けられていることであ
る。慣性演算器２１は、出力演算回路１１の演算結果を
微分するとともに、慣性換算用ゲインｋ₆を掛け合わせ
ることで、慣性の増減に伴う反作用トルクの増減分を演
算する。これによって、巻き取りロール２のように、経
時的に慣性力が増減変化するものの反作用トルクを正確
にシミュレートしうる。

【００３２】なお、上記実施例では、本発明をウェッブ
巻き取り機に実施したが、本発明は、ウェッブの巻き出
し機にも実施することができ、そのほか、ベルトコンベ
アのように、弾性材を回送する装置にも実施しうる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、弾性材をセットして稼
働した状態を信号の上で再現することが可能で、弾性材
をセットせずに、設定トルクや演算係数を調整すること
ができ、従来のように、設定トルク等の調整時に機械を
破壊したり、オペレータに危険を及ぼすことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るウェッブ巻き取り機の
構成図である。

【図２】上記実施例の動作を示すブロック線図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るウェッブ巻き取り機
の構成図である。

【図４】上記他の実施例の動作を示すブロック線図であ
る。

【図５】従来のウェッブ巻き取り機の構成図である。

【図６】上記従来例の動作を示すブロック線図である。

【符号の説明】

１ウェッブ２巻き取りロール３第１トルク発生手段４トルク設定器９第１度検出手段１０第２速度検出手段１１出力演算回路１２反作用演算回路１４帰還用減算器（帰還回路）１５出力表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１トルク発生手段（３）と第２トルク
発生手段（５）との間に弾性材（１）を設けてなる駆動
系において設定トルクを調整するための装置であって、第１トルク発生手段（３）に対するトルク設定器（４）
と、第１および第２のトルク発生手段（３，５）の出力速度
をそれぞれ検出する第１および第２の速度検出手段
（９，１０）と、第１および第２の速度検出手段（９，１０）の検出信号
に基づいて弾性材（１）に生じる張力等の出力を演算す
る出力演算回路（１１）と、出力演算回路（１１）の演算結果を表示する出力表示器
（１５）と、出力演算回路（１１）の演算結果に基づいて弾性材
（１）から第１トルク発生手段（３）にかかる反作用ト
ルクに相当する信号を生成する反作用演算回路（１２）
と、前記出力演算回路(１１)および反作用演算回路(１２)の
演算係数を設定する係数設定器(１６)と、反作用演算回路（１２）で得られた信号をトルク設定器
（４）の設定信号に帰還させる帰還回路（１４）と、を備えたことを特徴とする設定トルク調整装置。
【請求項２】請求項１記載の設定トルク調整装置にお
いて、出力演算回路(１１)の演算結果と係数設定器(１
６)から与えられる演算係数とに基づいて反作用トルク
の増減分を演算する慣性演算器(２１)を備えることを特
徴とする設定トルク調整装置。