专利名称：张力控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及张力控制装置中反复起动和停止的微动运转时的张力控制。
图4是过去的长尺寸材料的开卷和绕卷装置的一个例子，表示从开卷部展开纸、塑料、或金属等的长尺寸材料，对该被开卷的长尺寸材料进行印刷、压力成形或层压处理等加工，然后把该加工后的长尺寸材料盘绕在绕卷部上的加工处理装置的构成图。该图4所示的加工处理装置，将卷筒轴外周上预先卷绕了长尺寸材料30的例如满卷的卷筒31安装在开卷部32上，同时将卷筒轴外周面上没有预先卷绕长尺寸材料30的绕卷筒架33安装在绕卷部34上，从开卷支架31上将长尺寸材料30的开卷始端拉出，使其通过由开卷侧检测辊36和两个导引辊35、37这三点配置所形成的山形，然后从上下一对送料辊38、39之间穿过，再经过印刷机械、压力机械或层压处理机械等的加工装置40，并通过由绕卷侧检测辊42和两个导引辊41、43这三点配置所形成的山形后，使开卷始端绕在绕卷部34的卷筒轴的外周面上。在这种状态下，使送料马达44和卷绕马达45向同一方向回转，通过驱动送料马达44使长尺寸材料30从开卷筒31上展开，用加工装置40对从送料马达44送出的长尺寸材料30进行预定的加工；通过驱动卷绕马达45使该加工后的长尺寸材料30依次卷绕在绕卷筒33的卷筒轴的外击面上。另一方面，在从开卷筒31到送料辊38、39之间的长尺寸材料30下面的、位于中间的开卷侧检测辊36的两端侧上设有开卷侧张力检测器46，它将该开卷侧检测辊36所受到的来自长尺寸材料30的张力转变为电信号，输出到开卷侧张力控制装置47。
该开卷侧张力控制装置47将相应于由长尺寸材料30的材质、宽度和厚度等所划分的种类而预先设定的开卷侧设定张力与从开卷侧张力检测器46测得的开卷侧检测张力差所对应的扭矩控制输出信号输出到作为开卷部32的扭矩控制用调节器的粉末制动器48上，粉末制动器48把与送料动作中的开卷筒轴31相连的长尺寸材料30的张力达到上述开卷侧设定张力的制动扭矩加在开卷筒31上，从而从开卷筒31展开的长尺寸材料30的展开部分过于张紧或者过于松驰的情况得以防止。
另外，在送料辊38、39到绕卷支架33之间的长尺寸材料30下面的、位于中间的绕卷侧检测辊42的两端侧上设有绕卷侧张力检测器49，它将该绕卷侧检测辊42所受到的长尺寸材料30的张力转变成电信号，输出到绕卷侧张力控制装置50上。该绕卷侧张力控制装置50，将响应绕卷侧检测张力与绕卷侧设定张力之差的扭矩控制输出信号输出到作为绕卷部34的控制用调节器的粉末离合器51上。粉末离合器51将与送料动作中的绕卷筒33相连的长尺寸材料30的张力达到上述绕卷侧设定张力的传动扭矩(卷绕扭矩)加在绕卷支架33上，从而对绕卷部34上的过大或过小的卷绕力进行适当的调节，防止加工时因长尺寸材料30的松驰或者沿长度方向伸长等原因而发生制品折皱、移位、色泽模糊，形状不良或者绕卷筒33的端部不整齐的筍卷等。
上述粉末制动器48具有连接在开卷筒31的开卷轴上的驱动件48a、固定在机械的非转动部分上的从动件48b、充填在驱动件48a和从动件48b之间的图中未示的铁粉微粒等强磁性粉末和用于磁化粉末的盛磁线圈48c。通过向励磁线圈48c供给相应于扭矩控制输出信号的电流，产生磁场，磁化粉末，从而产生与驱动件48a和从动件48b之间的粉末的磁化强度相对应的制动扭矩。
上述粉末离合器51具有连接在卷绕马达45输出轴上的驱动件51a、连接在绕卷筒33的卷筒轴上的从动件51b、充填在驱动51a与从动件51b之间的图中未示的铁粉微粒等的强磁性粉末和用于磁化粉末的励磁线圈51c。通过向励磁线圈51c供给对应于扭矩控制输出信号的电流，产生磁场，磁化粉末，从而产生与驱动件51a和从动件51b之间的粉末的磁化强度相对应的传动扭矩。
上述的开卷侧张力控制装置47和绕卷侧张力控制装置50与它们所控制的对象粉末制动器48及粉末离合器51是不同的。但开卷侧张力控制装置47和绕卷侧张力控制装置50的基本构造是相同的，这种基本构造由图5表示，说明如下。
在图5中，1、2、3是与图4中的开卷侧和绕卷侧检测辊和导引辊35-37、41-43相当的检测辊和导引辊；4是设在长尺寸材料30下面的、位于中间的检测辊2的两端侧上的、相当于图4的开卷侧和绕卷侧张力检测器46、49的张力检测器；5是用来构成将由张力检测器4测得的张力和预先设定的设定张力之差所对应的扭矩控制输出信号加以输出的闭环式张力控制系的扭矩控制输出运算手段。
6是开环式张力控制系的手动扭矩设定手段；7是预先设定失速张力控制系的设定失速的失速设定手段，该失速张力控制系将长尺寸材料30在送料动作起动时或停止后的张力控制在一定的张力值的失速控制输出信号加以输出；8是将来自时时刻刻变化的扭矩控制运算手段5中的扭矩控制输出信号作为记忆失速并通过运转停止转换开关9加以更新的失速记忆手段；10是将来自失速设定手段7的设定失速和来自失速记忆手段8的记忆失速中的任一个输出到运转停止转换开关9的失速转换开关；11是手动自动转换开关；12是确定从长尺寸材料30的送料动作开始停止到图中未示的停止计时器起作用为止的倍率的停止放大手段；13是从停止放大手段12朝向图4的粉末制动器48和粉末离合器51的输出端。
14是把由人为操作输入的运转/停止指令输出到运转停止转换开关9和停止放大手段12的运转停止指令输入手段，它通过导通运转指令将运转停止转换开关9的可动接点9a按实线所示从固定接点9c切换到固定接点9b，并且将来自扭矩控制输出运算手段5的扭矩控制输出信号输出到手动自动转换开关11和失速记忆手段8上；另一方面，通过切断运转指令，将可动接点9a按虚线所示从固定接点9b切换到固定接点9c，并将失速张力控制系的设定失速和记忆失速中的任一个输出到手动自动转换开关11上，同时，在从断开运转指令到图中未示的中止计时器达到规定时间为止的期间内起动停止放大手段12。
15是把由人为操作的失速记忆重新设定的指令输入输出到失速转换开关10上的失速记忆重设指令输入手段，它通过导通失速记忆重新设定指令的输入将失速转换开关10的可动接点10a按实线所示从固定接点10c切换到固定接点10b，并将失速记忆手段8切换到失速设定手段，重新设定失速记忆并将其输出到运转记忆停止转换开关9的固定接点9c；另一方面，通过断开失速记忆重新设定指令的输入，将可动接点10a按虚线所示从固定接点10b切换到固定接点10c，并将已记忆在失速记忆手段8中的失速记忆值输出到运转记忆停止转换开关9的固定接点9c上。
16是通过人为操作将用于进行闭环张力控制系与开环张力控制系的转换的、将手动/自动转换输入输出到手动自动转换开关11上的手动自动转换手段，它通过导通手动转换的输入，将手动自动转换开关11的可动接点11a按虚线所示从固定接点11c切换到固定接点11b，将来自手动扭矩设定手段6的手动设定接点11b，将来自手动扭矩设定手段6的手动设定扭矩输出到停止放大手段12上；另一方面，通过断开自动转换的输入，将可动接点11a按实线所示从固定接点11b切换到固定接点11c，并将运转停止转换开关9的输出信号输出到停止放大手段12上。
下面，参照图6说明由上述张力控制装置的运转停止指令的输入所产生的动作。首先，在图6的步骤601中，在长尺寸材料30的送料动作停止的过程中，通过运转停止转换开关9的可动接点9a按图5中虚线所示从固定接点9b切换到固定接点9c，将作为失速控制输出的设定失速或记忆失速输出到输出端13。然后在图6的步骤602中，导通运转指令时，运转停止转换开关9的可动接点9a按图5实线所示从固定接点9c切换到固定接点9b，从而在图6的步骤603中，将设定失速或记忆失速作为予定值并将来自扭矩控制输出运算手段5的扭矩控制输出原封不动地输出到输出端13上。此后，在图6的步骤604中，断开运转指令，起动停止放大手段12，使闭环输出功率经停止放大加倍后输出到输出端13。在图6的步骤606中，当对停止时的惯性补偿控制的时间进行计数的、图中未示的停止计时器达到规定时间时，运转停止转换开关9的可动接点9a按图5虚线所示从固定接点9b切换到固定接点9c，因此在图6的步骤607中，用失速记忆手段8对停止计时器达到规定时间时的输出功率加以记忆。
下面用图7所示的开卷侧定时图说明上述张力控制装置的运转停止指令的输入与长尺寸材料的送料速度及张力的关系。运转停止指令导通后，在长尺寸材料30的送料速度从停止切换到加速的瞬间，由于材料和机械的惯性，长尺寸材料30的张力如符号a所示那样陡升。然后，在长尺寸材料30的送料速度加速的过程中，长尺寸材料30的张力如符号b所示那样减少，另一方面从输出端13输出的闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率如符号c所示那样减少。接着，在长尺寸材料30的送料速度从加速向定速转换的瞬间，由于材料和机械的惯性，长尺寸材料30的张力如符号d所示那样急剧下降。当长尺寸材料30的送料速度处于定速运转阶段时，长尺寸材料30的张力如符号e所示徐徐上升，同时由输出端13输出的闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率同样徐徐上升。当运转停止指令断开时，在长尺寸材料30的送料速度从定速转换为减速的瞬间，由于机械的惯性，长尺寸材料30的张力如符号F所示那样急剧下降。然后，长尺寸材料30的送料速度减速时，一方面长尺寸材料30的张力如符号g所示那样上升，另一方面在停止计时器工作期间从输出端13输出如符号h所示的失速张力控制系的设定失速或记忆失速经停止放大加倍后的输出功率。接着，在长尺寸材料的送料速度从减速转换为停止的瞬间，由于机械的惯性，一方面长尺寸材料30的张力象符号i所示那样在增加后减少，再象符号j所示那样成为定张力，另一方面，成为从输出端13输出由符号k所示的失速张力控制系的设定失速或记忆失速的运转模式。
上述过去的张力控制装置是靠运转停止指令输入手段14使长尺寸材料30的送料动作开始和停止的，在更换长尺寸材料30时，为了与长尺寸材料30的机械的位置对合，在进行反复起动和停止长尺寸材料30的送料动作的微动运转时，会发生控制时间常数变大，控制的响应迟缓的情况，因此在卷绕筒和机械惯性的影响下，会发生大的张力变动。这种张力变动如图8所示，在卷绕筒的材料卷绕直径大惯性大的情况下张力变动最大。特别是在惯性大的时候，如图9所示，由于这种大的惯性，在从停止切换到起动的加速瞬间、从加速切换到定速的定速瞬间、从定速切换到减速的减速瞬间、从减速切换到停止的停止瞬间，会发生被称为过调节(overshoot)和失调节(undershoot)的大的张力变化，使长尺寸材料30时而过分张紧，时而过分松驰。加速瞬间和停止瞬间等的过度张紧和减速瞬间的过度松驰都容易即时解除，问题不大，但是定速瞬间的过度松驰造成长尺寸材料30脱离张紧辊和送料辊等辊子，缠在机械上并断开的可能性很大，而在长尺寸材料30缠在机械上并断开的情况下，会发生长尺寸材料30大量浪费的损失。
本发明的目的在于解决上述课题，提供能控制微动运转时的输出功率的下限，并进行适当的张力控制的张力控制装置。
本发明的张力控制装置具有闭环式张力控制系、失速张力控制系。微动指令输入手段和下限限制手段。闭环式张力控制系通过把响应长尺寸材料在送料动作中的检测张力与预先设定的设定张力的差的扭矩控制输出功率输出到扭矩控制用的执行元件，将在送料动作中的长尺寸材料的张力控制在预先设定的设定张力；失速张力控制系将控制长尺寸材料在送料动作起动过程中或停止后的张力使之成为定张力的失速控制输出功率输出到扭矩控制用执行元件；微动指令输入手段输入反复起动和停止长尺寸材料的送料动作的微动指令；下限限制手段通过导通微动指令的输入将闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率的下限值限制为等于失速张力控制系的失速控制输出功率。
本发明的张力控制装置在长尺寸材料的送料动作停止的时候输出失速控制输出功率；在用微动指令输入手段导通微动指令输入的时候，用下限限制手段进行把扭矩控制输出功率的下限值限制在失速控制输出功率水平的闭环式张力控制，用微动指令输入手段在从微动指令输入断开起的停止时的惯性补偿控制期间进行对失速控制输出功率停止放大加倍的失速张力控制；在惯性补偿控制后，将导通微动指令输入之前的失速控制输出功率输出。
图1是表示作为实施例的张力控制装置的结构图。
图2是表示实施例的通过微动指令输入进行张力控制的流程图。
图3是表示实施例运转模式的定时图。
图4是表示过去的长尺寸材料加工处理装置的总体构成图。
图5是表示过去的张力控制装置的构成图。
图6是表示过去的张力控制装置的通过运转停止指令输入进行张力控制的流程图。
图7是表示过去的张力控制装置的运转模式的定时图。
图8是表示过去的张力控制装置的张力和输出功率的惯性依存性的图。
图9是表示过去的张力控制装置的运转状况和张力变化的图。
下面，参照图面说明本发明的一个实施例，与上述现有技术实例中相同的部分用同一符号表示。图1是本发明实施例的张力控制装置的结构图，图2是实施例的由微动指令输入进行张力控制的流程图，图3是说明实施例1作用的定时图。
在图1中，本实施例的张力控制装置具有扭矩控制输出功率运算手段5，手动扭矩设定手段6，失速设定手段7，失速记忆手段8，运转停止转换开关9，失速转换开关10，手动自动转换开关11，停止放大手段12，输出端13，运转停止指令输入手段14，失速记忆重设指令输入手段15和手动自动转换指令输入手段16，加上微动指令输入手段17和下限限制手段18。
微动指令输入手段17将由人为操作的对长尺寸材料30的送料动作反复起动停止的微动指令输入功率输出到微动转换开关19、停止放大手段12和运转转换开关9上。
下限限制手段18将由导通输入微动指令的输入而产生的闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率的下限值限制在失速张力控制系的设定失速或者记忆失速等的失速控制输出功率的水平，具体地说，它具有微动转换开关19和下限比较器20。
微动转换开关19具有插入运转停止转换开关9和手动自动转换开关11之间并被连接在手动自动转换开关11的固定接点11c上的可动接点19a、连接在运转停止转换开关9的可动接点9a上的固定接点19b、和连接在下限比较器20输出端上的固定接点19c。当来自微动指令输入手段17的微动指令输入导通时，可动接点19a如虚线所示那样从固定接点19b切换到固定接点19c上，当来自微动指令输入手段17的微动指令输入断开时，可动接点19a如实线所示那样从固定接点19c切换到固定接点19b上。
下限比较器20在运转停止转换开关9的可动接点9a因来自微动指令输入手段17的微动指令输入的导通而从固定接点9c切换到固定接点9b的状态下，将闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率与失速张力控制系的设定失速或记忆失速进行比较，将其下限值限制在失速张力控制系的设定失速或记忆失速的闭环式张力控制系扭矩控制输出功率输出到微动转换开关19的固定接点19c上。
下面参照图2说明本实施例的微动动作。首先，在图2的步骤201中，长尺寸材料30的送料动作停止的过程中，设定失速或者记忆失速被输出到输出端13。接着，在图2的步骤202中，微动指令输入导通，运转停止转换开关9的可动接点9a如图1实线所示那样从固定接点9c切换到固定接点9b，同时微动转换开关19的可动接点19a如图1虚线所示那样从固定接点19b切换到固定接点19c上，因此在图2的步骤203中，便是将设定失速或记忆失速作为预定值的闭环式张力控制，扭矩控制输出功率从扭矩控制输出功率运算手段5输出到下限比较器20，下限比较器20将来自扭矩控制输出功率运算手段5的扭矩控制输出功率与设定失速或记忆失速加以比较，并将来自扭矩控制输出功率运算手段5的扭矩控制输出功率的下限值限制在设定失速或记忆失速的水平后，通过微动转换开关19、手动自动转换开关11和停止放大手段12把该扭矩控制输出功率原封不动地输出到输出端13。然后，在图2的步骤204中，使微动指令输入断开、停止放大手段12起动，同时，运转停止转换开关9的可动接点9a如图1虚线所示那样从固定接点9b切换到固定接点9c，微动转换开关19的可动接点19a如图1实线所示那样从固定接点19c切换到固定接点19b。从而在图2的步骤205中，设定失速或记忆失速经停止放大加倍后输出到输出端13。接着在图2的步骤206中进行停止时的惯性补偿控制的计时的图中未示出的停止计时器达到规定时间时，在图2的步骤207中，将导通微动指令输入之前的设定失速或记忆失速端13输出。
本实施例的要点在于，如图3的卷出侧定时图所示，考察张力控制装置的运转停止指令的输入与长尺寸材料的送料速度及张力的关系时可以看出；微动指令输入导通后，在长尺寸材料30的送料速度由停止加速的过程中，长尺寸材料30的张力如符号m所示那样陡升后略微减少，而由输出端13输出的闭环式张力控制系的扭矩控制输出则如符号p所示那样成为设定失速或记忆失速的定输出。然后，在长尺寸材料30的送料速度从加速转变为定速的瞬间，由于机械惯性，长尺寸材料30的张力如符号q所示那样急剧减小，但闭环式张力控制系的扭矩控制输出依然是如上述符号p所示的定输出，因此，曾如上述符号q所示急剧降落的长尺寸材料30的张力如符号r所示那样在微动指令输入导通以前的附近立即回复，所以，控制的响应性较好，能消除长尺寸材料30在定速瞬间脱离辊而缠绕在机械上的问题。接下去，长尺寸材料30的送料速度为定速，长尺寸材料30的张力如符号s所示那样在回复后非常缓慢地开始上升时，由输出端13输出的闭环式张力控制系的扭矩控制输出如符号t所示那样徐徐上升。然后，微动指令输入断开后，在长尺寸材料30的送料速度从定速开始减速的过程中，长尺寸材料30的张力如符号u所示那样下降后上升，而在止动计时期间失速张力控制系的设定失速或记忆失速如符号v所示那样经停顿放大加倍后从输出端13输出。在长尺寸材料30的送料速度从减速转变为停止的瞬间，长尺寸材料30的张力如符号w所示那样先增加再减少，最后成为符号x所示的定张力，另一方面，由输出端13输出的、用上述符号p表示的取决于失速张力控制系的设定失速或记忆失速的固定输出功率，因而就成为失速状态一定的运转模式。
另外，在微动运转时，由于卷绕筒的材料卷绕直径与正常运转时相比变化非常小，因此，即使把失速输出功率固定为微动指令输入以前的输出功率，也没问题。
本发明如上面所述，由于加上了由微动指令输入导通而产生的将闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率的下限值限制在失速张力控制系的失速控制输出功率的水平的输出功率下限控制，在定速瞬间对长尺寸材料的送料起适当的制动作用，因此，具有消除长尺寸材料因缠在机械上而被切断的问题，具有能提高张力控制的质量可靠性的效果。
权利要求
张力控制装置，其特征在于具备闭环式张力控制系、失速张力控制系、微动指令输入手段和下限限制手段；该闭环式张力控制系通过将长尺寸材料送料动作中的检测张力与予先设定的设定张力之差相对应的扭矩控制输出功率输出到扭矩控制用的执行元件，以对送料动作中的长尺寸材料的张力进行控制，使之等于予先设定的设定张力；该失速张力控制系对长尺寸材料在其送料动作起动过程中或者停止后的张力进行控制，使之成为定张力，以将失速控制输出向扭矩控制用执行元件输出；该微动指令输入手段反复起动和停止长尺寸材料的送料动作；该下限限制手段将因微动指令的输入导通而产生的闭环式张力控制系的扭矩控制输出功率的下限值限制在失速张力控制系的失速控制输出功率上。
全文摘要
张力控制装置，包括闭环式张力控制系，通过将长尺寸材料送料动作中的检测张力与预设定张力之差相对应的扭矩控制输出功率输出到扭矩控制执行元件，以控制该张力使之等于预设定张力；失速张力控制系，控制长尺寸材料在其送料动作起动或停止后的张力使之成为定张力，以将失速控制输出向扭矩控制执行元件输出；微动指令输入手段反复起动和停止长尺寸材料的送料动作；下限限制手段将因微动指令的输入导通而产生的上述扭矩控制输出功率的下限值限制为上述失速控制输出功率。
文档编号G05D15/01GK1158446SQ9512057
公开日1997年9月3日 申请日期1995年11月9日 优先权日1995年2月28日
发明者寺田要 申请人:三菱电机株式会社