辊间输送控制装置的制造方法
【专利摘要】辊间输送控制装置具有：速度轴辊；张力轴辊；张力检测器，其对输送材料的张力进行检测；生产线速度指令设定部，其设定生产线速度指令；张力指令设定部，其设定张力指令；张力控制器，其基于张力偏差和控制增益而运算张力控制校正指令；速度轴速度控制器，其控制速度控制轴电动机；以及张力轴速度控制器，其控制张力控制轴电动机，该辊间输送控制装置具有：振幅目标设定部，其设定张力偏差的振幅目标值；调整执行指令生成部，其指示控制增益的调整时；调整操作量输出部，其输出调整操作量；操作量振幅决定部，其使调整操作量的振幅增加，直至张力偏差的振幅变得比振幅目标值大；以及控制增益计算装置，其根据张力偏差的振幅及振荡周期而计算控制增益，在控制增益的调整时，张力轴速度控制器基于生产线速度指令及调整操作量而控制张力控制轴电动机。
【专利说明】
辊间输送控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种辊间输送控制装置，该辊间输送控制装置将利用金属、树脂、纸等材料形成为带状或线状的输送材料在由多个电动机分别驱动的辊间，一边施加张力一边进行输送。
【背景技术】
[0002]在辊间输送控制装置中，为了以预定的张力稳定地输送2个辊间的输送材料，具有对各辊的旋转速度进行控制的速度控制器，将与生产线速度对应的速度指令提供给各速度控制器。与此同时，通过张力检测器对2个辊间的输送材料的张力进行检测，由进行PI(Proport1nal-1ntegral)控制或 P ID (Proport1nal-1ntegral-Derivative)控制的张力控制器对补偿值进行运算，以使该补偿值与上述速度指令相加的方式而对2个辊之中的一个轴即张力控制轴输出张力控制校正指令，以使得输送材料的张力与指令值一致。
[0003]在这里，辊间输送控制装置为了稳定地对输送材料进行输送，需要适当地设定张力控制器的PI控制增益。在辊间输送控制装置中，作业者一边进行辊间输送，一边确认控制增益的变更和当时的张力响应，反复试验地进行控制增益的调整。
[0004]但是，在通常的辊间输送控制装置中，如果未将张力控制器的控制增益设定为适当的值，则在许多情况下不能按照希望的输送条件对输送材料进行输送。因此，需要反复进行下述作业，即，在调整初始阶段，通过诸如缓慢的加减速且低速这样的与通常动作不同的运转条件，一边确认张力检测值的响应，一边调整为能够实现稳定的输送的控制增益，进而使运转条件接近于通常动作而确认张力检测值的响应，调整控制增益以使得张力更稳定。即，由于辊间输送控制装置的张力控制器的控制增益调整需要反复试验地重复进行运转条件的变更和控制增益的变更这两者，因此需要非常长的时间并且非常麻烦。
[0005]针对该课题，在专利文献I所记载的技术中公开了下述技术，S卩，具有模型识别部，对张力控制系统的控制对象模型进行识别，一边反复进行在利用该控制对象模型将控制增益变更为候选值时的响应的模拟和评价，一边利用遗传算法探索控制增益的最佳值，从而自动地进行张力控制运算部的控制增益的调整。
[0006]专利文献I:日本特开平10-250888号公报
【发明内容】
[0007]为了计算适当的控制增益，必须适当地对引发张力的周期性振荡的调整操作量的振幅即调整操作量振幅进行设定。如果调整操作量振幅小，则张力的周期振荡的振幅即张力周期振荡振幅也变小，张力周期振荡振幅埋没于张力检测器的噪声中而不能计算出适当的控制增益。反之，如果调整操作量振幅大，则输送材料可能会断裂、或者可能对装置造成负担。
[0008]另外，在使调整操作量振幅增加的情况下，根据调整操作量振幅的增加方法的不同，有可能始终达不到所设定的张力周期振荡振幅而不会完成自动调整，或者张力周期振荡振幅变得过大而发生输送材料的断裂、或者对装置造成负担。
[0009]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种辊间输送控制装置，该辊间输送控制装置设定适当的调整操作量振幅，使控制增益的调整自动化。
[0010]为了解决上述的课题、实现目的，本发明的辊间输送控制装置具有:速度轴辊，其由速度控制轴电动机进行驱动;张力轴辊，其由张力控制轴电动机进行驱动;张力检测器，其对在所述速度轴辊与所述张力轴辊之间进行输送的输送材料的张力进行检测;生产线速度指令设定部，其设定所述输送材料的生产线速度指令;张力指令设定部，其设定针对所述输送材料的张力指令;张力控制器，其基于所述张力指令与所述张力之差即张力偏差、及控制增益，运算张力控制校正指令;速度轴速度控制器，其基于所述生产线速度指令而控制所述速度控制轴电动机；以及张力轴速度控制器，其基于所述生产线速度指令及所述张力控制校正指令而控制所述张力控制轴电动机，该辊间输送控制装置的特征在于，具有:振幅目标设定部，其设定所述张力偏差的振幅目标值;调整执行指令生成部，其指示是否处于所述控制增益的调整时;调整操作量输出部，其在所述控制增益的调整时，基于所述张力偏差而输出调整操作量;操作量振幅决定部，其在所述控制增益的调整时，使所述调整操作量的振幅增加，直至所述张力偏差的振幅变得比所述振幅目标值大；以及控制增益计算装置，其在所述控制增益的调整时，根据所述张力偏差的振幅及振荡周期而计算所述控制增益，在所述控制增益的调整时，所述张力轴速度控制器基于所述生产线速度指令及所述调整操作量而控制所述张力控制轴电动机。
[0011]发明的效果
[0012]本发明涉及的辊间输送控制装置取得下述效果，S卩，设定适当的调整操作量振幅，使控制增益的调整自动化。
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的实施方式I及2涉及的辊间输送控制装置整体的框图。
[0014]图2是实施方式I涉及的操作量振幅决定部的框图。
[0015]图3是表示在实施方式I中将调整操作量振幅A固定为固定值的情况下的调整执行指令Ct、调整操作量Vt、张力Tfb以及张力偏差Te的变动的图。
[0016]图4是表示实施方式I中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
[0017]图5是表示在实施方式I中使调整操作量振幅A增加时的张力偏差Te及调整操作量Vt的变动的图。
[0018]图6是实施方式2涉及的操作量振幅决定部的框图。
[0019]图7是表示实施方式2中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
[0020]图8是表示在实施方式2中使调整操作量振幅A增加时的张力偏差Te及调整操作量Vt的变动的图。
[0021 ]图9是表示实施方式3涉及的辊间输送控制装置整体的框图。
[0022]图10是实施方式3涉及的操作量振幅决定部的框图。
[0023]图11是表示实施方式3中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的辊间输送控制装置详细地进行说明。此外，本发明不限定于本实施方式。
[0025]实施方式1.
[0026]图1是表示本发明的实施方式I涉及的辊间输送控制装置100整体的框图。辊间输送控制装置100输送由金属、树脂、纸等材料形成为带状或线状的输送材料I。辊间输送控制装置100具有:卷绕辊2，其卷绕输送材料I ；卷绕电动机3，其驱动卷绕辊2 ；速度轴速度控制器4，其控制卷绕电动机3的旋转速度，以使得输送材料I以预定的生产线速度而被卷绕;绕出辊5，其绕出输送材料I;绕出电动机6，其驱动绕出辊5 ；张力轴速度控制器7，其控制绕出电动机6的旋转速度，以使得输送材料I以预定的生产线速度而被绕出；生产线速度指令设定部8，其设定输送材料I的生产线速度指令;张力检测器9，其配置于卷绕辊2与绕出辊5之间，检测输送材料I的张力Tfb;张力指令设定部10，其设定输送材料I的张力指令Tr;以及张力控制器11，其输出用于对发向张力轴速度控制器7的速度指令进行校正的张力控制校正指令，以使得输送材料I的张力符合张力指令Tr。由此，输送材料I以预定的速度及张力而被输送。
[0027]辊间输送控制装置100还具有:控制增益计算装置12，其计算张力控制器11的适当的控制增益；调整操作量输出部13，其在调整控制增益时将调整操作量Vt输出至张力轴速度控制器7;操作量振幅决定部14，其决定在调整时使用的调整操作量振幅A;调整执行指令生成部15，其生成调整执行指令Ct，指示控制增益的调整执行;振幅目标设定部16，其对计算控制增益时的张力周期振荡的振幅目标值Ar进行设定；加法器41、42;以及减法器43。此夕卜，Ar为正值。
[0028]张力控制器11具有开关31，开关31接通(on)时输出张力控制校正指令，开关31断开(off)时不输出张力控制校正指令而输出成为零。操作量振幅决定部14具有开关32，开关32接通时输出调整操作量振幅A，开关32断开时不输出调整操作量振幅A而输出成为零。由于开关32断开时操作量振幅决定部14的输出为零，因此调整操作量输出部13的输出即调整操作量Vt也成为零。张力控制器11的输出和调整操作量输出部13的输出在加法器41相加而输入至加法器42。
[0029]在控制增益的调整执行前，调整执行指令Ct为断开，开关31、32也一起断开。然后，在调整执行指令Ct成为接通而开始控制增益的调整后的调整执行中的期间，开关31为断开而开关32成为接通。因此，加法器41的输出在调整控制增益时成为调整操作量Vt。但是，在调整执行指令Ct成为断开而控制增益的调整结束之后，开关31为接通而开关32成为断开，加法器41的输出成为张力控制器11的张力控制校正指令。因此，在控制增益的调整的开始及其以后，加法器42将张力控制校正指令或调整操作量Vt中的任意者与生产线速度指令设定部8的输出即生产线速度指令相加而输出至张力轴速度控制器7。即，在调整控制增益时，生产线速度指令与调整操作量Vt之和输入至张力轴速度控制器7，但在调整控制增益后，生产线速度指令与张力控制校正指令之和输入至张力轴速度控制器7。
[0030]图2是表示实施方式I涉及的操作量振幅决定部14的详情的框图。实施方式I涉及的操作量振幅决定部14具有:调整模式切换部20，其进行调整模式M的切换；调整模式输出部21，其将调整模式切换部20设定的调整模式M输出至控制增益计算装置12;初始操作量设定部22，其设定调整操作量振幅A的初始值;计数器23，其对时间经过进行计数;操作量振幅时间增加器24，其与计数器23的计数值相对应地使调整操作量振幅A增加；以及操作量振幅存储部25，其存储调整操作量振幅A。初始操作量设定部22、操作量振幅时间增加器24以及操作量振幅存储部25分别输出的调整操作量振幅A输入至调整操作量输出部13。
[0031]下面，一边参照图1，一边对实施方式I涉及的辊间输送控制装置100的动作进行说明。如图1所示，输送材料I在卷绕辊2与绕出辊5之间以被施加预定的张力的状态而被输送。输送材料I的生产线速度由生产线速度指令设定部8进行设定。由生产线速度指令设定部8设定的生产线速度指令被送出至速度轴速度控制器4和张力轴速度控制器7。
[0032]速度轴速度控制器4控制卷绕电动机3，以使得输送材料I的生产线速度与由生产线速度指令设定部8设定的生产线速度指令一致。具体地说，速度轴速度控制器4考虑卷绕辊2的直径及减速比而将生产线速度指令转换为卷绕电动机3的旋转速度即转换速度指令，并进行控制以使得卷绕电动机3的旋转速度与该转换速度指令一致。卷绕辊2由卷绕电动机3进行驱动，使输送材料I每单位时间持续卷绕固定量。
[0033]在卷绕辊2与绕出辊5之间配置的张力检测器9检测输送材料I的张力Tfb。张力指令设定部10设定输送材料I的张力指令Tr。调整执行指令生成部15生成的调整执行指令Ct为断开时，作为张力控制校正指令，张力控制器11求出比例补偿与积分补偿之和，该比例补偿是对由张力检测器9输出的输送材料I的张力Tfb与由张力指令设定部10设定的张力指令Tr之差即张力偏差Te乘以比例增益而得出的，该积分补偿是对张力偏差Te乘以积分增益而积分得出的。张力控制器11将以上述方式求出的张力控制校正指令送出至张力轴速度控制器7。此外，张力偏差Te是通过在减法器43中从张力指令Tr减去张力Tfb而得出的。
[0034]生产线速度指令设定部8将生产线速度指令送出至速度轴速度控制器4，同时也将生产线速度指令同步地送出至张力轴速度控制器7。张力轴速度控制器7除了来自生产线速度指令设定部8的生产线速度指令之外，还接受来自张力控制器11的张力控制校正指令，控制绕出电动机6以使得追随在加法器42中将该生产线速度指令和张力控制校正指令相加得出的指令。具体地说，考虑绕出辊5的直径及减速比而将生产线速度指令与张力控制校正指令相加得出的指令转换为绕出电动机6的旋转速度即转换速度指令，进行控制以使得绕出电动机6的旋转速度与该转换速度指令一致。绕出辊5由绕出电动机6进行驱动，一边将输送材料I每单位时间绕出固定量，一边对输送材料I施加张力而张设。
[0035]在这里，虽然假设速度轴辊为卷绕辊2、速度控制轴电动机为卷绕电动机3，张力轴辊为绕出辊5、张力控制轴电动机为绕出电动机6，但速度轴辊和张力轴辊也可以与此相反。另外，速度轴辊和张力轴辊也可以为在绕出辊5与卷绕辊2之间仅进行进给动作的中间轴辊。
[0036]调整执行指令生成部15基于由操作者进行的操作这种来自外部的指示而将调整执行指令Ct设为接通。张力控制器11如上所述地在调整执行指令Ct为断开时输出张力控制校正指令。
[0037]操作量振幅决定部14在调整执行指令Ct为接通时，如后文所述基于张力偏差Te而决定调整操作量振幅A，将调整操作量振幅A送出至调整操作量输出部13。并且，操作量振幅决定部14将调整模式M送出至控制增益计算装置12。
[0038]调整操作量输出部13基于从操作量振幅决定部14接收到的调整操作量振幅A和减法器43输出的张力偏差Te而输出调整操作量Vt。图3是表示将调整操作量振幅A固定为固定值的情况下的调整执行指令Ct、调整操作量Vt、张力Tfb以及张力偏差Te的变动的图。在张力Tf b的图形示出了张力指令Tr的值，从张力指令Tr减去张力Tf b得出的值为张力偏差Te。
[0039]在假设由操作量振幅决定部14决定了适当的调整操作量振幅A的情况下，调整操作量Vt以下述方式而生成。即，在调整执行指令Ct成为接通后，调整操作量输出部13与张力偏差Te的符号相对应地，将沿使张力偏差Te变小的方向动作的A或者-A中的任意者的值，作为调整操作量Vt而向加法器41输出。由于处于调整控制增益时，因此如上所述，调整操作量Vt保持原值不变而输入至加法器42。通过切换调整操作量Vt的符号，张力偏差Te周期性地进行振荡。此外，由于在张力偏差Te包含噪声成分，因此如果与张力偏差Te的正负相对应地切换调整操作量Vt的符号，则在调整操作量Vt会发生震颤。因此，应该对张力偏差Te应用低通滤波器、或者基于使张力偏差Te迟滞的信号而决定调整操作量Vt的符号。
[0040]控制增益计算装置12基于减法器43输出的张力偏差Te和操作量振幅决定部14输出的调整模式M，计算张力控制器11的控制增益即比例增益及积分增益。在调整模式M转移至计算控制增益的模式即后述的模式4后，控制增益计算装置12对张力偏差Te的振幅及振荡周期进行测量。此外，振幅及振荡周期的测量一直持续至张力偏差Te振荡预定次数。
[0041]控制增益计算装置12在完成了张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量后，计算对测量出的振幅的倒数乘以预定的常数得出的值而作为张力控制器11的比例增益。并且，控制增益计算装置12将对测量出的振荡周期乘以预定的常数得出的值设为积分时间，作为张力控制器11的积分增益而计算将上述比例增益除以该积分时间得出的值。
[0042]作为比例增益及积分增益的具体的计算方法，例如，基于Ziegler-Nichols的极限灵敏度法而计算比例增益和积分增益即可。在这里计算出的控制增益反映为张力控制器11的控制增益，实现与辊间输送控制装置100及输送材料I的特性相对应的张力控制。
[0043]下面，一边参照图1、图2以及图4，一边对实施方式I中的操作量振幅决定部14的详细的动作进行说明。图4是表示实施方式I中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
[0044]图1的振幅目标设定部16对计算控制增益时的张力周期振荡的振幅目标值Ar进行设定。图2的调整模式切换部20接受调整执行指令Ct、振幅目标值Ar以及张力偏差Te。
[0045]首先，在图4的步骤SlOl中，图2的调整模式切换部20判定调整执行指令Ct是否为接通。如果判定为调整执行指令Ct成为接通(步骤SlOl:Yes)，则调整模式切换部20对调整模式输出部21设定模式I，进入至步骤S102。模式I为使用初始值作为调整操作量振幅A的模式。如果调整执行指令Ct不为接通(步骤SlOl:No)，则再次执行步骤SlOl的判定。
[0046]在步骤S102中，调整模式切换部20选择初始操作量设定部22。初始操作量设定部22将所设定的调整操作量振幅的初始值作为调整操作量振幅A而输出至调整操作量输出部13。在这里，由于初始调整时不知道辊间输送控制装置100的特性，因此在初始操作量设定部22，作为初始值而设定电动机以低速进行动作的调整操作量振幅。由此，能够避免输送材料I的断裂及对机械的负担。
[0047]步骤S 102之后进入至步骤S103。在步骤S103中，调整模式切换部20判定张力偏差Te是否为负值。在张力偏差Te为负值的情况下(步骤S103: Yes)，调整模式切换部20对调整模式输出部21设定模式2，进入至步骤S104。模式2为与时间经过相对应地使调整操作量振幅A增加的模式。在张力偏差Te不为负值的情况下(步骤S103:No)，返回至步骤S102。
[0048]在步骤S104中，调整模式切换部20将计数器23初始化。步骤S104之后进入至步骤S105。在步骤S105中，调整模式切换部20判定张力偏差Te的绝对值是否比由振幅目标设定部16设定的振幅目标值Ar大。在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤5105:￥^)，调整模式切换部20对调整模式输出部21设定模式4，进入至步骤3109，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar小的情况下(步骤S105:No)，进入至步骤S106。
[0049]在步骤S106中，调整模式切换部20选择计数器23，计数器23与时间经过相对应地进行递增计数。在步骤S106之后的步骤S107中，操作量振幅时间增加器24与计数器23的计数值相对应地使调整操作量振幅A增加。作为调整操作量振幅A的具体的增加方法，提前预定每单位时间的振幅增加量或者振幅增加比率，与计数器23计数得出的经过时间相对应地，基于预定的振幅增加量或者振幅增加比率而决定调整操作量振幅A。在步骤S107之后的步骤S108中，操作量振幅时间增加器24将调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13，向步骤S105返回。
[0050]在步骤S109中，调整模式切换部20选择操作量振幅存储部25，操作量振幅存储部25对张力偏差Te的绝对值首次比振幅目标值Ar大时的调整操作量振幅进行存储。在步骤S109之后的步骤SllO中，将操作量振幅存储部25存储的调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13。
[0051 ]调整模式输出部21将调整模式切换部20切换后的调整模式M送出至控制增益计算装置12。如上所述，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤S105: Yes)，调整模式M成为模式4，因此判断为成为了控制增益计算装置12计算控制增益的模式，开始用于计算控制增益的张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量。在完成了张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量后，使用测量出的振幅及振荡周期，控制增益计算装置12计算控制增益。在控制增益计算装置12执行测量直至张力偏差Te振荡预定次数而完成控制增益的计算后，调整执行指令Ct被断开。此外，在这里说明的控制增益计算装置12的动作是与操作量振幅决定部14分开进行的，因此在图4的流程图中未示出。
[0052]在图4的步骤SllO之后进入至步骤Slll，调整模式切换部20判定调整执行指令Ct是否为断开。在调整执行指令Ct为接通的情况下(步骤Slll:No)，返回至步骤S110，操作量振幅存储部25输出调整操作量振幅A。如上所述，如果控制增益的计算完成而调整执行指令Ct成为断开(步骤Slll:Yes)，则完成控制增益的调整。
[0053]图5是表示通过上述的顺序而使调整操作量振幅A增加时的张力偏差Te及调整操作量Vt的变动的图。如图5所示，调整操作量Vt—边在每次张力偏差Te的符号变化时反转符号，一边与时间经过相对应地增加振幅。随着调整操作量振幅A的增加，张力偏差Te的绝对值即振幅也增加，如果张力偏差Te的振幅变得比振幅目标设定部16设定的振幅目标值Ar大，则停止调整操作量振幅A的增加。
[0054]此外，在上述的说明中，假设张力检测器9输出张力Tfb，但也可以不必检测输送材料I的张力。例如，也可以为下述结构，即，取代张力检测器9而设置被称为调节辊的沿上下或者左右进行滑动的构造，对调节辊施加预定的外力以使得调节辊的位置与张力等价，利用位移传感器检测调节辊的位置。这样，如果是对依赖于输送材料I的张力变动而输出发生变化的状态量、即控制量进行检测的结构，则通过将上述的张力指令Tr、张力Tfb以及张力偏差Te替换为控制量指令、控制量以及控制量偏差，从而能够直接应用上述说明。
[0055]为准确地计算控制增益，需要产生适当的振幅的张力周期振荡，但由于实现该情况的调整操作量振幅A未知，因此在实施方式I中，使调整操作量振幅A逐渐地增加直至张力周期振荡达到适当的振幅。此时，如果利用不适当的方法使调整操作量振幅A增加，则始终达不到所设定的张力周期振荡振幅，控制增益的调整不会完成。
[0056]对此，根据实施方式I涉及的辊间输送控制装置100，通过与时间经过相对应地使调整操作量振幅A可靠地进行增大，能够使调整操作量振幅A适当地增加，直至达到适合计算张力增益的张力周期振荡振幅。因此，能够避免由于张力偏差Te的振幅始终达不到振幅目标而导致控制增益的调整不会完成这样的故障。
[0057]实施方式2.
[0058]本发明的实施方式2涉及的辊间输送控制装置的结构，除了操作量振幅决定部14以外均与实施方式I涉及的图1的辊间输送控制装置100相同。
[0059]图6是表示实施方式2涉及的操作量振幅决定部14的详情的框图。实施方式2涉及的操作量振幅决定部14具有:调整模式切换部60，其进行调整模式M的切换；调整模式输出部61，其将调整模式切换部60设定的调整模式M输出至控制增益计算装置12;初始操作量设定部62，其设定调整操作量振幅A的初始值;偏差反转时操作量振幅增加器63，其在张力偏差Te的符号反转时使调整操作量振幅A增加；以及操作量振幅存储部64，其存储调整操作量振幅A。初始操作量设定部62、偏差反转时操作量振幅增加器63以及操作量振幅存储部64分别输出的调整操作量振幅A被输入至调整操作量输出部13。
[0060]下面，一边参照图1、图6以及图7，一边对实施方式2中的操作量振幅决定部14的详细的动作进行说明。图7是表示实施方式2中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
[0061 ]在图1中，在振幅目标设定部16设定有对控制增益进行计算时的张力周期振荡的振幅目标值Ar。在调整模式切换部60输入调整执行指令Ct、张力偏差Te以及振幅目标值Ar。
[0062]首先，在图7的步骤S201中，图6的调整模式切换部60判定调整执行指令Ct是否为接通。如果判定为调整执行指令Ct成为接通(步骤S201:Yes)，则调整模式切换部60对调整模式输出部61设定模式I，进入至步骤S202。如果调整执行指令Ct不为接通(步骤S201:No)，则再次执行步骤S201的判定。
[0063]在步骤S202中，调整模式切换部60选择初始操作量设定部62。初始操作量设定部62将所设定的调整操作量振幅的初始值作为调整操作量振幅A而输出至调整操作量输出部
13。在这里，由于初始调整时不知道辊间输送控制装置100的特性，因此在初始操作量设定部62，作为初始值而设定电动机以低速进行动作的调整操作量振幅。由此，能够避免输送材料I的断裂及对机械的负担。
[0064]步骤S202之后进入至步骤S203。在步骤S203中，调整模式切换部60判定张力偏差Te是否为负值。在张力偏差Te为负值的情况下(步骤S203: Yes)，调整模式切换部60对调整模式输出部61设定模式3，进入至步骤S204。模式3为在张力偏差Te的符号变化时增加调整操作量振幅A的模式。在张力偏差Te不为负值的情况下(步骤S203:No)，返回至步骤S202。
[0065]在步骤S204中，调整模式切换部60判定张力偏差Te的绝对值是否比由振幅目标设定部16设定的振幅目标值Ar大。在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤5204:￥^)，调整模式切换部60对调整模式输出部61设定模式4，进入至步骤3208，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar小的情况下(步骤S204:No)，进入至步骤S205。
[0066]在步骤S205中，调整模式切换部60选择偏差反转时操作量振幅增加器63，偏差反转时操作量振幅增加器63判定张力偏差Te的符号是否进行了反转。在张力偏差Te的符号进行了反转的情况下(步骤S205: Yes)，进入至步骤S206，在张力偏差Te的符号未反转的情况下(步骤S205: No)，进入至步骤S207。
[0067]在步骤S206中，偏差反转时操作量振幅增加器63使调整操作量振幅A增加。作为调整操作量振幅A的具体的增加方法，提前预定张力偏差Te的符号进行了反转的情况下的振幅增加量或者振幅增加比率，在张力偏差Te的符号进行了反转的情况下，基于预定的振幅增加量或者振幅增加比率而决定调整操作量振幅A。在步骤S206之后的步骤S207中，偏差反转时操作量振幅增加器63将调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13，向步骤S204返回。
[0068]在步骤S208中，调整模式切换部60选择操作量振幅存储部64，操作量振幅存储部64对张力偏差Te的绝对值首次比振幅目标值Ar大时的调整操作量振幅A进行存储。在步骤S208之后的步骤S209中，将操作量振幅存储部64存储的调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13。
[0069]调整模式输出部61将调整模式切换部60选择的调整模式M送出至图1的控制增益计算装置12。如上所述，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤S204:Yes)，调整模式M成为模式4，因此判断为成为了控制增益计算装置12计算控制增益的模式，开始用于计算控制增益的张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量。在完成了张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量后，使用测量出的振幅及振荡周期，控制增益计算装置12计算控制增益。在控制增益计算装置12执行测量直至张力偏差Te振荡预定次数而完成控制增益的计算后，调整执行指令Ct被断开。此外，在这里说明的控制增益计算装置12的动作是与操作量振幅决定部14分开进行的，因此在图7的流程图中未示出。
[0070]在图7的步骤S209之后进入至步骤S210，调整模式切换部60判定调整执行指令Ct是否为断开。在调整执行指令Ct为接通的情况下(步骤S210:No)，返回至步骤S209，操作量振幅存储部64输出调整操作量振幅A。如上所述，如果控制增益的计算完成而调整执行指令Ct成为断开(步骤S210:Yes)，则完成控制增益的调整。
[0071]图8是表示通过上述的顺序而使调整操作量振幅A增加时的张力偏差Te及调整操作量Vt的变动的图。如图8所示，调整操作量Vt在每次张力偏差Te的符号变化时反转符号，每次反转时振幅也增加。随着调整操作量振幅A的增加，张力偏差Te的绝对值即振幅也增加，如果张力偏差Te的振幅变得比振幅目标设定部16设定的振幅目标值Ar大，则停止调整操作量振幅A的增加。
[0072]此外，在上述的说明中，假设张力检测器9输出张力Tfb而进行了说明，但与实施方式I相同，也可以不必检测输送材料I的张力，也可以为利用位移传感器检测调节辊的位置的结构。
[0073]在实施方式2中，也使调整操作量振幅A逐渐地增加直至张力周期振荡达到适当的振幅。但是，如果利用不适当的方法使调整操作量振幅A增加，则张力周期振荡的振幅会变得过大而发生输送材料I的断裂、或者对装置造成负担。
[0074]对此，根据实施方式2涉及的辊间输送控制装置100，由于一边确认张力偏差Te的符号变化，一边使调整操作量振幅A增加，因此能够使调整操作量振幅A适当地增加，直至达到适合计算张力增益的张力周期振荡振幅。因此，防止调整操作量振幅A超出所需地变大，因此能够避免输送材料I的断裂及对装置的负担。
[0075]实施方式3.
[0076]图9是表示本发明的实施方式3涉及的辊间输送控制装置200整体的框图。图9的辊间输送控制装置200为下述结构，S卩，对图1的辊间输送控制装置100的结构进一步追加了振幅阈值设定部17，该振幅阈值设定部17设定对调整操作量振幅的增加方式进行切换的张力周期振荡的振幅阈值At。振幅阈值At设为比O大而比振幅目标值Ar小的值。
[0077]图10是表示实施方式3涉及的图9的辊间输送控制装置200中的操作量振幅决定部14的详情的框图。实施方式3涉及的操作量振幅决定部14具有:调整模式切换部107，其进行调整模式M的切换;调整模式输出部1I，其将调整模式切换部107设定的调整模式M输出至控制增益计算装置12;初始操作量设定部102，其设定调整操作量振幅A的初始值;计数器103，其对时间经过进行计数;操作量振幅时间增加器104，其与计数器103的计数值相对应地使调整操作量振幅A增加;偏差反转时操作量振幅增加器105，其在张力偏差Te的符号反转时使调整操作量振幅A增加；以及操作量振幅存储部106，其存储调整操作量振幅A。初始操作量设定部102、操作量振幅时间增加器104、偏差反转时操作量振幅增加器105以及操作量振幅存储部106分别输出的调整操作量振幅A被输入至调整操作量输出部13。
[0078]下面，一边参照图9、图10以及图11，一边对实施方式3中的操作量振幅决定部14的详细的动作进行说明。图11是表示实施方式3中的调整操作量振幅A的增加顺序的流程图。
[0079]在图9中，在振幅阈值设定部17设定有对模式2和模式3进行切换的张力偏差Te的振幅阈值At。在振幅目标设定部16设定有对控制增益进行计算时的张力周期振荡的振幅目标值Ar。在调整模式切换部107输入调整执行指令Ct、张力偏差Te、振幅阈值At以及振幅目标值Ar ο
[0080]首先，在图11的步骤S301中，图10的调整模式切换部107判定调整执行指令Ct是否为接通。如果判定为调整执行指令成为接通(步骤S301:Yes)，则调整模式切换部107对调整模式输出部101设定模式I，进入至步骤S302。如果调整执行指令Ct不为接通(步骤S301:No)，则再次执行步骤S301的判定。
[0081]在步骤S302中，调整模式切换部107选择初始操作量设定部102。初始操作量设定部102将所设定的调整操作量振幅的初始值作为调整操作量振幅A而输出至调整操作量输出部13。在这里，由于初始调整时不知道辊间输送控制装置200的特性，因此在初始操作量设定部102，作为初始值而设定电动机以低速进行动作的调整操作量振幅。由此，能够避免输送材料I的断裂及对机械的负担。
[0082]步骤S302之后进入至步骤S303。在步骤S303中，调整模式切换部107判定张力偏差Te是否为负值。在张力偏差Te为负值的情况下(步骤S303: Yes)，调整模式切换部107对调整模式输出部101设定模式2，进入至步骤S304。模式2为与时间经过相对应地使调整操作量振幅A增加的模式。在张力偏差Te不为负值的情况下(步骤S303:No)，返回至步骤S302。
[0083]在步骤S304中，调整模式切换部107将计数器103初始化。步骤S304之后进入至步骤S305。在步骤S305中，调整模式切换部107判定张力偏差Te的绝对值是否比由振幅阈值设定部17设定的振幅阈值At大。在张力偏差Te的绝对值比振幅阈值At大的情况下(步骤S305:Yes)，调整模式切换部107对调整模式输出部101设定模式3，进入至步骤S309，在张力偏差Te的绝对值比振幅阈值At小的情况下(步骤S305: No)，进入至步骤S306。
[0084]在步骤S306中，调整模式切换部107选择计数器103，计数器103与时间经过相对应地进行递增计数。在步骤S306之后的步骤S307中，操作量振幅时间增加器104与计数器103的计数值相对应地使调整操作量振幅A增加。作为调整操作量振幅A的具体的增加方法，提前预定每单位时间的振幅增加量或者振幅增加比率，与计数器103计数得出的经过时间相对应地，基于预定的振幅增加量或者振幅增加比率而决定调整操作量振幅A。在步骤S307之后的步骤S308中，操作量振幅时间增加器104将调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13，向步骤S305返回。
[0085]在步骤S309中，调整模式切换部107判定张力偏差Te的绝对值是否比由振幅目标设定部16设定的振幅目标值Ar大。在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤S309:Yes)，调整模式切换部107对调整模式输出部101设定模式4，进入至步骤S313，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar小的情况下(步骤S309: No)，进入至步骤S310。
[0086]在步骤S310中，调整模式切换部107选择偏差反转时操作量振幅增加器105，偏差反转时操作量振幅增加器105判定张力偏差Te的符号是否进行了反转。在张力偏差Te的符号进行了反转的情况下(步骤S310:Yes)，进入至步骤S311，在张力偏差Te的符号未反转的情况下(步骤S310:No)，进入至步骤S312。
[0087]在步骤S311中，偏差反转时操作量振幅增加器105使调整操作量振幅A增加。作为调整操作量振幅A的具体的增加方法，提前预定张力偏差Te的符号进行了反转的情况下的振幅增加量或者振幅增加比率，在张力偏差Te的符号进行了反转的情况下，基于预定的振幅增加量或者振幅增加比率而决定调整操作量振幅A。在步骤S311之后的步骤S312中，偏差反转时操作量振幅增加器105将调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13，向步骤S309返回。
[0088]在步骤S313中，调整模式切换部107选择操作量振幅存储部106，操作量振幅存储部106对张力偏差Te的绝对值首次比振幅目标值Ar大时的调整操作量振幅A进行存储。在步骤S313之后的步骤S314中，将操作量振幅存储部106存储的调整操作量振幅A输出至调整操作量输出部13。
[0089]调整模式输出部101将调整模式切换部107选择的调整模式M送出至图9的控制增益计算装置12。如上所述，在张力偏差Te的绝对值比振幅目标值Ar大的情况下(步骤S309:Yes)，调整模式M成为模式4，因此判断为成为了控制增益计算装置12计算控制增益的模式，开始用于计算控制增益的张力偏差Te的振幅和振荡周期的测量。在完成了张力偏差Te的振幅及振荡周期的测量后，使用测量出的振幅及振荡周期，控制增益计算装置12计算控制增益。在控制增益计算装置12执行测量直至张力偏差Te振荡预定次数而完成控制增益的计算后，调整执行指令Ct被断开。此外，在这里说明的控制增益计算装置12的动作是与操作量振幅决定部14分开进行的，因此在图11的流程图中未示出。
[0090]在图11的步骤S314之后进入至步骤S315，调整模式切换部107判定调整执行指令Ct是否为断开。在调整执行指令Ct为接通的情况下(步骤S315:No)，返回至步骤S314，操作量振幅存储部106输出调整操作量振幅A。如上所述，如果控制增益的计算完成而调整执行指令Ct成为断开(步骤S315:Yes)，则完成控制增益的调整。
[0091]此外，在上述的说明中，假设张力检测器9输出张力Tfb而进行了说明，但与实施方式I及实施方式2相同，也可以不必检测输送材料I的张力，也可以为利用位移传感器检测调节辊的位置的结构。
[0092]如以上说明所述，根据实施方式3涉及的辊间输送控制装置200，在调整操作量振幅A的增加过程的前半段，随着时间经过，调整操作量振幅A逐渐增大，因此能够避免由于张力偏差Te的振幅始终达不到振幅目标而导致控制增益的调整不会完成这样的故障。在调整操作量振幅A的增加过程的后半段，一边确认张力偏差Te的符号变化，一边使调整操作量振幅A增加，因此防止调整操作量振幅A超出所需地变大，因此能够避免输送材料I的断裂及对装置的负担。
[0093]以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其他公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内，对结构的一部分进行省略、变更。
[0094]标号的说明
[0095]I输送材料，2卷绕辊，3卷绕电动机，4速度轴速度控制器，5绕出辊，6绕出电动机，7张力轴速度控制器，8生产线速度指令设定部，9张力检测器，10张力指令设定部，11张力控制器，12控制增益计算装置，13调整操作量输出部，14操作量振幅决定部，15调整执行指令生成部，16振幅目标设定部，17振幅阈值设定部，20、60、107调整模式切换部，21、61、101调整模式输出部，22、62、102初始操作量设定部，23、103计数器，24、104操作量振幅时间增加器，25、64、106操作量振幅存储部，31、32开关，41、42加法器，43减法器，63、105偏差反转时操作量振幅增加器，100、200辊间输送控制装置。
【主权项】
1.一种辊间输送控制装置，其具有: 速度轴辊，其由速度控制轴电动机进行驱动； 张力轴辊，其由张力控制轴电动机进行驱动； 张力检测器，其对在所述速度轴辊与所述张力轴辊之间进行输送的输送材料的张力进行检测； 生产线速度指令设定部，其设定所述输送材料的生产线速度指令； 张力指令设定部，其设定针对所述输送材料的张力指令； 张力控制器，其基于所述张力指令与所述张力之差即张力偏差、及控制增益，运算张力控制校正指令； 速度轴速度控制器，其基于所述生产线速度指令而控制所述速度控制轴电动机；以及张力轴速度控制器，其基于所述生产线速度指令及所述张力控制校正指令而控制所述张力控制轴电动机， 该辊间输送控制装置的特征在于，具有: 振幅目标设定部，其设定所述张力偏差的振幅目标值； 调整执行指令生成部，其指示是否处于所述控制增益的调整时； 调整操作量输出部，其在所述控制增益的调整时，基于所述张力偏差而输出调整操作量； 操作量振幅决定部，其在所述控制增益的调整时，使所述调整操作量的振幅增加，直至所述张力偏差的振幅变得比所述振幅目标值大；以及 控制增益计算装置，其在所述控制增益的调整时，根据所述张力偏差的振幅及振荡周期而计算所述控制增益， 在所述控制增益的调整时，所述张力轴速度控制器基于所述生产线速度指令及所述调整操作量而控制所述张力控制轴电动机。2.根据权利要求1所述的辊间输送控制装置，其特征在于， 所述操作量振幅决定部使所述调整操作量的振幅相对于时间经过而呈线形增加，在所述张力偏差的振幅变得比所述振幅目标值大之后，将所述调整操作量的振幅设为固定值。3.根据权利要求1所述的辊间输送控制装置，其特征在于， 所述操作量振幅决定部针对每次所述张力偏差的符号变化而使所述调整操作量的振幅增加，在所述张力偏差的振幅变得比所述振幅目标值大之后，将所述调整操作量的振幅设为固定值。4.根据权利要求1所述的辊间输送控制装置，其特征在于， 具有振幅阈值设定部，该振幅阈值设定部设定比所述振幅目标值小的振幅阈值， 所述操作量振幅决定部在所述张力偏差的振幅比所述振幅阈值小的情况下，使所述调整操作量的振幅相对于时间经过而呈线形增加，在所述张力偏差的振幅比所述振幅阈值大而比所述振幅目标值小的情况下，针对每次所述张力偏差的符号变化而使所述调整操作量的振幅增加，在所述张力偏差的振幅变得比所述振幅目标值大之后，将所述调整操作量的振幅设为固定值。
【文档编号】G05B13/02GK106029536SQ201480075873
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】小野寺康雄, 山本勉, 木村将哉
【申请人】三菱电机株式会社