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公開番号2020188650
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201119
出願番号2019093571
出願日20190517
発明の名称搬送制御装置
出願人三菱電機エンジニアリング株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 5/46 20060101AFI20201023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】材料の搬送中に発生するメカニカルロスの変動に対応し、材料に与えるべき張力をより維持可能な搬送制御装置を提供する。
【解決手段】搬送制御装置(3)は、設定された速度を基に、材料を搬送するための搬送ロールの動力源である搬送モータの駆動制御を行う第1の駆動制御部(305a)と、搬送ロールにより搬送される材料に対し、与えるべき張力を示す張力設定値、及び張力を与えるうえでの補償値を用いて、搬送された材料を巻き取るための巻き取りロールの動力源である巻き取りモータの駆動制御を行う第2の駆動制御部(305b)と、搬送モータを流れる電流の値を用いて、搬送モータが発生するトルクの値を算出するトルク値算出部(307a)と、トルク値算出部が算出したトルクの値を基に、補償値を更新する補償値更新部(323)と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
設定された速度を基に、材料を搬送するための搬送ロールの動力源である搬送モータの駆動制御を行う第1の駆動制御部と、
前記搬送ロールにより搬送される材料に対し、与えるべき張力を示す張力設定値、及び前記張力を与えるうえでの補償値を用いて、搬送された前記材料を巻き取るための巻き取りロールの動力源である巻き取りモータの駆動制御を行う第2の駆動制御部と、
前記搬送モータを流れる電流の値を用いて、前記搬送モータが発生するトルクの値を算出するトルク値算出部と、
前記トルク値算出部が算出した前記トルクの値を基に、前記補償値を更新する補償値更新部と、
を備える搬送制御装置。
続きを表示(約 780 文字)【請求項2】
前記補償値更新部は、前記張力設定値と、前記トルクの値との間の関係を示す特性データを参照して、現在、設定されている前記張力設定値でのトルクの値である第1のトルクの値を特定し、特定した前記第1のトルクの値と、算出した前記トルクの値との間の差分を基に、前記補償値を更新する、
請求項1に記載の搬送制御装置。
【請求項3】
前記補償値更新部は、前記トルク値算出部が算出した前記トルクの値から、前記搬送モータ用に定められた他の補償値を減算して第2のトルクの値を算出し、前記特性データを参照して、前記第1のトルクの値を特定し、特定した前記第1のトルクの値と、算出した前記第2のトルクの値との間の差分を基に、前記補償値を更新する、
請求項2に記載の搬送制御装置。
【請求項4】
前記第1の駆動制御部、及び前記第2の駆動制御部を制御して、異なる前記張力設定値で前記第2の駆動制御部に前記巻き取りモータを駆動制御させ、前記特性データを生成するデータ生成部、
を更に備える請求項2または3に記載の搬送制御装置。
【請求項5】
前記トルク値算出部が算出した前記トルクの値を基に、前記材料の搬送における異常を検知する異常検知部、
を更に備える請求項1〜4の何れか1項に記載の搬送制御装置。
【請求項6】
前記補償値更新部による前記補償値の更新履歴を基に、前記補償値の今後の変動を予測する変動予測部、
を更に備える請求項1〜5の何れか1項に記載の搬送制御装置。
【請求項7】
前記補償値更新部による前記補償値の更新履歴を基に、点検を行うべき時期を予測する時期予測部、
を更に備える請求項1〜6の何れか1項に記載の搬送制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送ロールと巻き取りロールとの間の材料の搬送を制御する搬送制御装置に関する。
続きを表示(約 9,100 文字)【背景技術】
【0002】
例えば材料を搬送し、搬送した部分の材料を巻き取るコンバーティング装置に適用される搬送制御装置は、材料を搬送するための搬送モータ、及び材料を巻き取るための巻き取りモータの各速度を制御し、搬送している材料に張力を与えるようになっている。従来、張力センサレスのコンバーティング装置では、材料を搬送しない無負荷の状態で各モータの設定速度を順次変化させ、モータの実速度、及びモータの電流をそれぞれ測定することが行われている。それにより、モータの実速度、及びモータの電流の各測定結果から、各モータでの無負荷時のメカニカルロスを推定し、その推定結果を各モータの制御に反映させている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第2749776号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
コンバーティング装置の運転中、言い換えれば材料の搬送中であっても、メカニカルロスは、変動する。例えば回転軸、ベアリング等の摩耗はもとより、潤滑油不足もメカニカルロスを変化させる。メカニカルロスの変動は、材料に与える張力を変動させることから、適切な張力を材料に与えるのを阻害する。それにより、材料の搬送中に発生するメカニカルロスの変動に対応することも必要と思われる。
【0005】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、その目的は、材料の搬送中に発生するメカニカルロスの変動に対応し、材料に与えるべき張力をより維持可能な搬送制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る搬送制御装置は、設定された速度を基に、材料を搬送するための搬送ロールの動力源である搬送モータの駆動制御を行う第1の駆動制御部と、搬送ロールにより搬送される材料に対し、与えるべき張力を示す張力設定値、及び張力を与えるうえでの補償値を用いて、搬送された材料を巻き取るための巻き取りロールの動力源である巻き取りモータの駆動制御を行う第2の駆動制御部と、搬送モータを流れる電流の値を用いて、搬送モータが発生するトルクの値を算出するトルク値算出部と、トルク値算出部が算出したトルクの値を基に、補償値を更新する補償値更新部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、材料の搬送中に発生するメカニカルロスの変動に対応し、材料に与えるべき張力をより維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の実施の形態1に係る搬送制御装置が適用された搬送システムの例を示す図である。
本発明の実施の形態1に係る搬送制御装置の機能構成例を示す図である。
巻き取りロールでのメカニカルロスの変動の搬送ロールへの影響を説明する図である。
速度−トルク特性データ生成処理の例を示すフローチャートである。
張力設定値−トルク特性データ生成処理の例を示すフローチャートである。
補償値更新処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る搬送制御装置の実施の形態を、図を参照して説明する。
【0010】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る搬送制御装置が適用された搬送システムの例を示す図である。この搬送システムは、例えばコンバーティング装置の一部であり、張力を与えた状態で材料10を搬送する。なお、搬送システムが適用される装置、或いは設備は、コンバーティング装置に限定されない。つまり搬送システムは、張力を与えた状態で材料を搬送する必要のある装置、或いは設備に幅広く適用することができる。
【0011】
搬送システムは、図1に示すように、材料10を搬送する搬送装置1、搬送された材料10を巻き取る巻き取り装置2、搬送制御装置3、及び2つの駆動回路4a、4bを備える。
【0012】
搬送装置1は、材料10を間に挟んで搬送するための搬送ロール11、及び搬送ロール11を回転させる動力源である搬送モータ12を備える。搬送モータ12は、駆動回路4aから供給される電力によって駆動される。
【0013】
巻き取り装置2は、搬送装置1から搬送された材料10を巻き取るための巻き取りロール21、及び巻き取りロール21を回転させる動力源である巻き取りモータ22を含む。巻き取りモータ22は、駆動回路4bから供給される電力によって駆動される。
【0014】
搬送制御装置3は、駆動回路4a、4bを制御して、搬送モータ12、及び巻き取りモータ22を駆動し、張力を与えた状態で材料10を搬送させ、巻き取りロール21に材料10を巻き取らせる。この搬送制御装置3は、例えば1台の情報処理装置であり、本実施の形態における搬送制御装置に相当する。
【0015】
図2は、本発明の実施の形態1に係る搬送制御装置の機能構成例を示す図である。搬送制御装置3には、図2に示すように、2つの回転角検出器51a、51b、2つの電流検出器52a、52b、及び操作部53が接続されている。
【0016】
回転角検出器51aは、搬送モータ12の回転変位量、つまり回転角を検出し、その検出結果を示す信号を出力する。回転角検出器51bは、巻き取りモータ22の回転変位量を検出し、その検出結果を示す信号を出力する。
【0017】
電流検出器52aは、搬送モータ12を流れる電流を検出し、検出した電流値を示す信号を出力する。電流検出器52bは、巻き取りモータ22を流れる電流を検出し、検出した電流値を示す信号を出力する。
【0018】
操作部53は、作業員による各種データの入力、及び各種情報の出力が可能な装置である。例えば操作部53は、タッチパネル、及び表示装置を備える。それにより、作業員は、操作部53により、各種コマンドを含むデータ入力を行うことができると共に、必要な情報を確認することができる。
【0019】
搬送制御装置3は、図2に示すように、機能構成として、入出力制御部301、記憶部302、運転制御部303、2つの条件設定部304a、304b、2つの駆動制御部305a、305b、2つの速度算出部306a、306b、2つのトルク値算出部307a、307b、径算出部308、径調整値算出部309、補償値設定部310、及び演算部311を備える。2つの駆動制御部305a、305bは、それぞれ、本実施の形態における第1の駆動制御部、第2の駆動制御部に相当する。
【0020】
入出力制御部301は、操作部53に対して行われた操作に応じて、作業員が入力を指示したデータを特定し、特定したデータを運転制御部303に出力する。また、入出力制御部301は、運転制御部303の指示に従って、操作部53に出力させる情報を更新する。
【0021】
運転制御部303は、搬送制御装置3の全体を制御し、搬送装置1、及び巻き取り装置2を動作させる。運転制御部303は、記憶部302にアクセスし、必要なデータの書き込み、及び必要なデータの読み出しを行う。
【0022】
記憶部302には、運転制御部303により、2つの速度−トルク特性データ331a、331b、及び張力設定値−トルク特性データ332が格納される。これらのデータについての詳細は後述する。張力設定値−トルク特性データ332は、本実施の形態における特性データに相当する。
【0023】
条件設定部304a、及び駆動制御部305aは、搬送モータ12の駆動用の構成要素である。条件設定部304aは、搬送モータ12の駆動上の条件を運転制御部303の指示により設定する。駆動制御部305aは、条件設定部304aが設定した条件に従い、駆動回路4aを介して、搬送モータ12を駆動制御する。条件設定部304aが設定する条件は、例えば速度指令値である。
【0024】
速度算出部306aは、回転角検出器51aが信号によって通知する回転角を処理し、搬送モータ12の回転速度を算出する。算出された回転速度は、運転制御部303、及び駆動制御部305aに出力される。それにより、駆動制御部305aは、搬送モータ12の実際の回転速度が速度指令値に一致するように、駆動回路4aを制御する。
【0025】
速度算出部306bは、回転角検出器51bが信号によって通知する回転角を処理し、巻き取りモータ22の回転速度を算出する。算出された回転速度は、運転制御部303、径算出部308、及び駆動制御部305bに出力される。
【0026】
巻き取りロール21の径は、材料10の巻き取り量によって変化する。巻き取りロール21の径により、巻き取りロール21の同じ回転角での材料10の巻き取り量、言い換えれば単位時間当たりの材料10の巻き取り量は変化する。このことから、径算出部308は、速度算出部306bが算出した回転速度を用いて、巻き取りロール21の径を算出する。
【0027】
巻き取りロール21の径の算出用に、運転制御部303は、巻き取りロール21の初期径、材料10の厚さ等のデータを径算出部308に出力する。これらのデータ、及び速度算出部306bが算出した回転速度により、径算出部308は、巻き取りロール21の径を算出する。
【0028】
巻き取りロール21の回転速度が一定であっても、巻き取りロール21が材料10を巻き取る単位時間当たりの長さは、巻き取りロール21の径に応じて変化する。そのため、巻き取りロール21によって巻き取られる材料10に与えられる張力も、巻き取りロール21の径に応じて変化する。このようなことから、径調整値算出部309は、径算出部308が算出した巻き取りロール21の径に応じて、材料10に与える張力が変動させないようにするための径調整値を算出する。算出された径調整値は、演算部311に出力される。径調整値は、初期径時を基準とすることから、0以下の値である。
【0029】
トルク値算出部307aは、電流検出器52aが出力する電流値を用いて、搬送モータ12が発生させたトルクの値を算出する。そのトルク値の算出は、例えば定格トルク値に、検出された電流値と定格電流値との比率を乗算することにより、つまりトルク値=定格トルク値×検出された電流値/定格電流値、により行うことができる。算出されたトルク値は、運転制御部303に出力される。
【0030】
トルク値算出部307bは、電流検出器52bが出力する電流値を用いて、巻き取りモータ22が発生させたトルクの値を算出する。そのトルク値の算出は、搬送モータ12と同様に、例えば定格トルク値に、検出された電流値と定格電流値との比率を乗算することにより行うことができる。算出されたトルク値は、運転制御部303、及び駆動制御部305aに出力される。
【0031】
条件設定部304bは、巻き取り22の駆動上の条件を運転制御部303の指示により設定する。条件設定部304aが設定する条件は、例えば速度指令値、或いはトルク指令値である。トルク指令値を条件とする場合、基準となるトルク指令値の他に、搬送する材料10に与えるべき張力を示す張力設定値が含まれる。基準となるトルク指令値は、例えば巻き取りロール21が初期径であるときを想定し、搬送装置1が搬送する材料10を巻き取るためのものである。このトルク指令値は、以降「基準トルク指令値」と表記する。
【0032】
モータでは、回転速度と、発生するトルクの値との間の関係を示す特性データが作成されるのが普通である。巻き取りモータ22により巻き取りロール21を回転させる場合、メカニカルロスが発生する。そのため、張力設定値が示す張力を材料10に与える場合、メカニカルロス分、巻き取りモータ22に発生させるトルクを増大させる必要がある。そのため、補償値設定部310は、運転制御部303の指示により、メカニカルロス分の調整用の補償値を設定する。補償値設定部310が設定する補償値は、本実施の形態における補償値に相当する。
【0033】
条件設定部304bに設定された条件、補償値設定部310に設定された補償値、及び径調整値算出部が算出した径調整値は、演算部311に出力される。材料10の搬送を行う状況時、条件として、基準トルク指令値、及び張力設定値が設定される。演算部311は、材料10の搬送を行う状況時のみ、それらを加算する演算を行い、その演算結果であるトルク指令値を確定した条件として駆動制御部305bに出力する。材料10の搬送を行わない状況時、つまり無負荷の状況時には、条件として、速度指令値が条件設定部304bに設定される。
【0034】
駆動制御部305bは、演算部311から入力した条件に従い、駆動回路4bを介して、巻き取りモータ22を駆動制御する。条件が速度指令値であった場合、駆動制御部305bは、速度算出部306bから入力する回転速度が速度指令値と一致するように、駆動回路4bを制御する。条件がトルク指令値であった場合、駆動制御部305bは、トルク値算出部307bから入力するトルク値が指令トルク値と一致するように、駆動回路4bを制御する。
【0035】
運転制御部303は、上記のような制御を行うために、データ生成部321、補償値算出部322、補償値更新部323、異常検知部324、変動予測部325、及び時期予測部326を備えている。
【0036】
データ生成部321は、記憶部302に記憶される2つの速度−トルク特性データ331a、331b、及び張力設定値−トルク特性データ332を生成する。2つの速度−トルク特性データ331a、331bは、搬送モータ12、巻き取りモータ22の回転速度と発生させるトルク値との間の関係を示す特性データである。張力設定値−トルク特性データ332は、張力設定値により、搬送モータ12が発生させるトルク値の変化を示す特性データである。それらの生成は、操作部53の操作による指示に応じて行われる。
【0037】
2つの速度−トルク特性データ331a、331bの生成は、無負荷での運転時、つまり材料10の搬送を行わない運転時を想定している。データ生成部321は、生成が指示された場合、条件設定部304a、304bに設定する速度指令値を順次、変更させる。それにより、データ生成部321は、設定した速度指令値毎に、例えば速度算出部306a、306bが算出する回転速度、及びトルク値算出部307a、307bが算出するトルク値を記憶部302に格納する。この結果、2つの速度−トルク特性データ331a、331bが生成されて記憶部302に保存される。
【0038】
図4は、速度−トルク特性データ生成処理の例を示すフローチャートである。速度−トルク特性データ生成処理は、2つの速度−トルク特性データ331a、331bの生成のための処理である。この処理は、操作部53への操作により、搬送制御装置3に搭載されたCPU(Central Processing Unit)等の処理装置が、対応するプログラムを実行することにより実現される。操作部53への操作により実行されるタイミングとしては、主に搬送システムの据付後を想定している。ここで、図4を参照し、速度−トルク特性データ生成処理について詳細に説明する。処理を実行する主体は、データ生成部321とする。
【0039】
先ず、S1では、データ生成部321は、条件設定部304bに条件として速度指令値を設定させ、巻き取りモータ22を駆動させることにより、巻き取りロール21を速度制御で運転、つまり回転させる。次のS2では、データ生成部321は、速度算出部306bが算出した回転速度、及びトルク値算出部307bが算出したトルク値を取得して保存する。その後に移行するS3では、データ生成部321は、データの取得が完了したか否か判定する。設定すべき速度指令値が存在しない場合、S3の判定はYesとなり、S4に移行する。設定すべき速度指令値が存在する場合、S3の判定はNoとなって上記S1に戻る。それにより、異なる速度指令値が設定され、回転速度、及びトルク値のデータ取得が行われる。
【0040】
S4では、データ生成部321は、巻き取りモータ22の運転を停止させる。次のS5では、データ生成部321は、条件設定部304aに条件として速度指令値を設定させ、搬送モータ12を駆動させることにより、搬送ロール11を速度制御で運転、つまり回転させる。次のS6では、データ生成部321は、速度算出部306aが算出した回転速度、及びトルク値算出部307aが算出したトルク値を取得して保存する。その後に移行するS7では、データ生成部321は、データの取得が完了したか否か判定する。設定すべき速度指令値が存在しない場合、S7の判定はYesとなり、S8に移行する。設定すべき速度指令値が存在する場合、S7の判定はNoとなって上記S5に戻る。それにより、異なる速度指令値が設定され、回転速度、及びトルク値のデータ取得が行われる。
【0041】
S8では、データ生成部321は、搬送モータ12の運転を停止させ、2つの速度−トルク特性データ331a、331bを記憶部302に保存する。その後、速度−トルク特性データ生成処理が終了する。
【0042】
記憶部302に保存された2つの速度−トルク特性データ331a、331bは、搬送モータ12用、巻き取りモータ22用の各補償値の算出に用いられる。その算出は、搬送モータ12、巻き取りモータ22の各メーカが用意している無負荷時の速度−トルク特性データとの比較により求めることができる。例えば想定する速度での2つの速度−トルク特性データ間におけるトルク値の差分が補償値となる。補償値算出部322は、このような差分をそれぞれ算出し、各補償値を決定する。
【0043】
上記のように、張力設定値−トルク特性データ332は、張力設定値により、搬送モータ12が発生させるトルク値の変化を示す特性データである。本実施の形態では、この特性データ332は、搬送システムが材料10を搬送する上でのメカニカルロスの変動分を推定するうえでの基準としている。メカニカルロスの変動分は、主に巻き取りロール21で発生すると想定している。メカニカルロスは、以降「メカロス」と略記する。
【0044】
図3は、巻き取りロールでのメカニカルロスの変動の搬送ロールへの影響を説明する図である。ここで図3を参照し、巻き取りロール21でのメカロスの変動の搬送ロール11への影響について具体的に説明する。
【0045】
図3において、矢印61は、巻き取りロール21のメカロスが減少した場合のトルクの大きさの例を表し、矢印62は、巻き取りロール21のメカロスが増大した場合のトルクの大きさの例を表している。
【0046】
巻き取りロール21のメカロスが減少した場合、巻き取りロール21のトルクである巻き取りトルクは増大する。搬送ロール11には、材料10を介して巻き取りロール21の巻き取りトルクが伝わる。そのため、搬送ロール11が材料10の送り出しに要するトルクである送り出しトルクは減少することになる。材料10の搬送時、速度制御のために速度指令値で駆動する搬送モータ12が発生するトルクも減少する。
【0047】
一方、巻き取りロール21のメカロスが増大した場合、巻き取りロール21の巻き取りトルクは減少する。そのため、搬送ロール11が材料10の送り出しトルクは増大することになる。結果、搬送モータ12が発生するトルクは増大する。
【0048】
このように、メカロスの変動に伴い、搬送モータ12が発生するトルクも変動する。その変動に伴い、張力設定値−トルク特性データ332から特定される現在、設定されている張力設定値でのトルク値と、トルク値算出部307aが算出するトルク値との間の差分が変化する。このことから、本実施の形態では、張力設定値−トルク特性データ332を、メカロスの変動を検出するうえでの基準データとしている。張力設定値−トルク特性データ332から特定されるトルク値は、本実施の形態における第1のトルクの値に相当する。
【0049】
データ生成部321は、張力設定値−トルク特性データ332の生成を行う機能を備える。この特性データ332の生成は、図5に例を示す張力設定値−トルク特性データ生成処理の実行により行われる。次に図5を参照し、この生成処理について詳細に説明する。
【0050】
この処理も、操作部53への操作により、搬送制御装置3に搭載されたCPU等の処理装置が、対応するプログラムを実行することにより実現される。操作部53への操作により実行されるタイミングとしては、主に図4に例を示す速度−トルク特性データ生成処理の実行直後を想定している。ここでも、処理を実行する主体は、データ生成部321とする。
(【0051】以降は省略されています)

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