JP2720944B2 - リール用張力制御方法 - Google Patents
リール用張力制御方法Info
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- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
- B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
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- Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
- Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧延機プロセッシングライン等のリール用
張力制御装置の張力制御方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、圧延機プロセッシングライン、ゴム・プラステ
イック製造設備等のリール用張力制御装置はDCモータ、
サイリスタ変換装置、界磁電源、張力制御回路あるいは
ACモータ、励磁制御付ベクトル制御インバータ、張力制
御回路で構成されていた。 前者のDCモータを使用するリール用張力制御装置によ
る張力制御方法について以下、説明する。 DCモータの発生トルクTM、巻取時の必要トルクTM′は
Iaを電機子電流、Φを界磁磁束、Ｔを張力、Ｄをリール
径、K1,K2を定数としてそれぞれ TM＝K1・Φ・Ia ・・・・・（１） TM′＝K2・Ｔ・Ｄ ・・・・・（２） で表わされる。 張力Ｔと界磁磁束Φ、コイル径Ｄ、電機子電流Iaの関
係は式（１）＝式（２）より で表わされる。 張力制御は、（３）式に応じてコイル径Ｄに比例して
界磁磁束Φを比例制御し、Φ/Dを一定として電機子電流
Iaの設定通りに張力Ｔを制御し、コイル径Ｄの変化を受
けないようにしている。 一方、DCモータの逆起電圧Ｅは、Ｎをモータ回転数、
K3を定数として Ｅ＝K3・Φ・Ｎ ・・・・・（４） で表わされ、また巻取速度ｖとコイル径Ｄ、モータ回転
数Ｎの間には ｖ＝π・Ｄ・Ｎ ・・・・・（５） が成り立つ。 式（４），（５）より 式（３），（６）より が成り立つ。 式（７）より、巻取速度ｖと逆起電圧Ｅを比例させる
ことにより、張力Ｔは電機子電流Iaに比例することがわ
かる。すなわち、DCモータを使用するリール用張力制御
装置における張力制御は、巻取速度ｖと逆起電圧Ｅを比
例させ、電機子電流Iaを制御することにより行なってい
た。この方法による張力制御精度は電機子電流Iaの設定
・制御精度およびモータの機械的損失・リールの慣性補
償精度で決まる。 ところで、張力制御される材料の断面積（幅×板厚）
範囲の拡大、材質範囲の拡大により幅広い張力制御範囲
を必要とすることがある。この場合、張力制御範囲を材
料毎に処理前に予め選定し、その後その範囲内で張力を
設定して一定の張力で処理できるようにしている。 この張力制御範囲を切換えるために従来、種々の工夫
がなされてきたが、それらは全て、第１図に示すよう
に、２台のモータM1,M2をクラッチ４を介して接続し、
張力制御回路１の指令によりモータ制御回路2,3を介し
て高張力制御が必要な場合（幅が一定として板厚が大き
い場合）には２台のモータM1,M2で、低張力制御が必要
な場合（幅が一定として板厚が小さい場合）には１台の
モータM1で減速機５を経てリール６の回転、すなわち張
力を制御するタンデムドライブが基本であった。このタ
ンデムドライブには（１）２台のモータM1,M2の定格が
同じ場合と、（２）２台のモータM1,M2の定格が異な
る、すなわちモータM2の定格がモータM1の定格より大き
い場合とがある。以下、この両方の場合についてその特
徴を述べる。 （１）モータM1,M2の定格が同じ場合 圧延機の場合、一般に精度よく設定・制御できる電機
子電流Iaの範囲は電流指令レベルで1:10〜1:15である。
電機子電流Iaの設定・制御範囲を1:10とすると、２台の
モータM1,M2を連結したときとモータM1のみのときの電
機子電流Iaの設定・制御範囲は、モータM1,M2を連結し
たときを100％として表１のようになる。 したがって、電機子電流Iaの設定・制御範囲は ５（％）:100（％）＝1:20 となり、モータ１台のときに比べ２倍の電機子電流Iaの
設定・制御範囲が得られる。すなわち、電機子電流Iaの
設定・制御精度が上がり、リール張力制御範囲が広が
る。 （２）モータM2の定格がモータM1の定格より大きい場合 電機子電流Iaの設定・制御範囲は（１）の場合と同じ
く1:10とし、モータM1の容量をモータM2の容量の1/4と
する。モータM1,M2を連結したときとモータM1のみのと
きの電機子電流Iaの設定・制御範囲は、モータM1,M2を
連結したときを100％として表２のようになる。 したがって、電機子電流Iaの設定・制御範囲は 2.0（％）:100（％）＝1:50 となり、モータ１台のときに比べ５倍の電機子電流Iaの
設定・制御範囲が得られる。すなわち、この場合の電機
子電流Iaの設定・制御精度は（１）のモータM1,M2の定
格が同じ場合よりも上がる。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記（１），（２）のいずれの場合に
おいてもモータM1の出力軸は（モータM1の定格＋モータ
M2の定格）に耐えるものでなければならず、機械的損
失、リールの慣性をモータ１台の場合よりさらに低減す
ることは期待できない。むしろ、機械的損失の低減、リ
ールの慣性補償の複雑さのために低張力時においてモー
タM2はモータM1に連結したままで運転され、電機子電流
Iaの設定・制御のみが考慮されているのが現状である。 したがって、本発明の目的は、１台のモータで、広範
囲かつ高精度の張力制御が可能なリール用張力制御方法
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のリール張力制御方法は、１台の直流モータ、
サイリスタ変換装置、界磁電流および張力制御回路より
構成されるリール用張力制御装置において、複数の運転
定格に対応した複数の所定の張力制御範囲を有し、各所
定の張力制御範囲において電機子電流指令範囲と界磁電
流制御範囲とを対応させ、各張力制御範囲では電機子反
作用の影響がほぼ同一となるように電機子電流指令範囲
の増減と界磁電流制御範囲の増減を同一方向に多段に切
換えることにより、直流モータを出力および電圧が異な
る複数の定格で使用することを特徴とする。 本発明の他のリール張力制御方法は、１台の交流モー
タ、交流可変電圧可変周波数制御装置、界磁電流および
張力制御回路より構成されるリール用張力制御装置にお
いて、複数の運転定格に対応した複数の所定の張力制御
範囲を有し、各所定の張力制御範囲において電機子電流
指令範囲と界磁電流制御範囲とを対応させ、各張力制御
範囲では電機子反作用の影響がほぼ同一となるように電
機子電流指令範囲の増減と界磁電流制御範囲の増減を同
一方向に多段に切換えることにより、交流モータを出力
および電圧が異なる複数の定格で使用することを特徴と
する。 〔作用〕 （３）式より電機子電流の設定・制御範囲を1:10より
さらに小さくすることにより１台のモータの張力制御範
囲は拡大されるが、電機子電流の制御誤差は最大電機子
電流のときも1:10以下のときも同じであるため設定張力
に対しては張力誤差は大きくなる。このため、電機子電
流Iaは1:10を最小として界磁磁束を切換えることにより
張力を下げ、１台のモータで広範囲の張力制御を行な
う。 直流モータを用いる場合、界磁磁束を小さくしても電
機子電流Iaを従来通り1:10で制御すると、界磁磁束が小
さくなった分、電機子電流Iaの磁束への影響（電機子反
作用）が大きくなる。そこで、この電機子反作用の影響
の度合を界磁磁束切換え前と同等となるように電機子電
流を定める。 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。 まず、プロセッシングラインの諸元を、巻取速度（最
大）ｖ＝300（m/min）、コイル径Ｄ＝500〜1300（m
m）、張力Ｔ＝300〜8000（Kg）とし、リール用DCモータ
の容量を求める。 モータの最大出力Pmaxは である。ここで、分母＝102×60は定数である。 コイル巻径比RDは RD＝1300（mm）/500（mm）＝2.6 である。 式（１）〜（６）より、逆起電圧Ｅとライン速度ｖの
比E/vを一定に保つためにはコイル巻径比RDと同一比の
界磁制御範囲が必要となり、モータの最高速度を1600
（rpm）とすると基底速度は1600（rpm）/2.6＝615（rp
m）となる。以上より、リール用DCモータの高張力運転
時の定格は機械的損失も考慮し、 400Kw 440V 615rpm/1600rpm とする。 次に、低張力運転時のリール用DCモータの定格を求め
る。DCモータの最小出力Pminは である。 最大出力400（Kw）時の定格電機子電流Iaおよび回転
数615（rpm）時の界磁電流Ifmaxを100（％）、また最小
出力15（Kw）時の電機子電流Iaが設定・制御範囲の下限
の10（％）となるように最小出力15（Kw）時の電圧を選
定する。最大出力400（Kw）で1600（rpm）のときの界磁
電流Ifminは100（％）/2.6＝38.5（％）である。出力は
電圧と電機子電流Iaの積に比例するから、最小出力15
（Kw）時の電圧は となる。このときの界磁電流Ifmax（615rpm）,Ifmin（1
600rpm）はそれぞれ 界磁磁束を切換えることにより界磁磁束を小さくして
も電機子電流Iaを従来通り100％〜10％で制御した場合
は、界磁磁束が小さくなった分、電機子電流Iaの磁束へ
の影響（電機子反作用）が大きくなる。そこで、この電
圧165（Ｖ）での運転においては、電機子電流Iaの電機
子反作用の影響の度合いを440（Ｖ）運転時と同等とす
るために、電圧165（Ｖ）での運転時のIa/Ifminの最大
値が、440（Ｖ）での運転時のIa/Ifminの最大値と同等
もしくは小さくなるようにこの電圧165（Ｖ）での電機
子電流Iaを求める。すなわち、この電圧165（Ｖ）での
電機子電流Iaは となる。このときのDCモータの出力は となる。この出力は張力換算で となる。 以上の方法で決められたモータの諸元を表３に示す。 以上より、リール用DCモータの定格は 400Kw 440V 615rpm/1600rpm 57Kw 165V 615rpm/1600rpm となる。すなわち、１台のモータを出力が異なる複数定
格での使用が可能となる。 第２図は以上求めたリール用DCモータの定格と使用範
囲を示しており、11は高張力（8000〜800Kg）運転時、I
2は低張力（1152〜300Kg）運転時の使用範囲である。す
なわち、界磁電流指令を低界磁側へ切替えることにより
逆起電圧は小さくなり、また電機子電流の影響が界磁に
出ないように電機子電流の最大値を小さく切替えること
により、電圧と電機子電流の積で表わされる出力は小さ
くなり、図２の12特性を持つ持つことになる。 第３図は以上の定格のDCモータを有するリール駆動装
置のブロック図である。本実施例のリール張力制御装置
は、DCモータDM、サイリスタ変換装置１、界磁コイル２
に界磁電流Ifを供給する界磁電源３、張力制御回路４、
張力設定器５で構成される。張力制御回路４はさらに、
コイル径演算回路4a,電機子電流指令回路4b、界磁電流
指令回路4cで構成される。コイル径演算回路4aでは、巻
取速度ｖとDCモータDMのタコジエネレータTGの出力（回
転数）Ｎより運転中のコイル径Ｄが式（５）により演算
される。電機子電流指令回路4bでは、張力設定器５の設
定張力指令を主とし、これにコイル径演算回路4aで演算
したコイル径Ｄの関数である慣性補償量および機械的損
失補償量が加算された電機子電流指令Iarefをサイリス
タ変換装置１に出力する。電機子電流指令Iarefを受け
たサイリスタ変換装置１には電流制御ループが設けら
れ、サイリスタの点弧角を制御しDCモータDMへの印加電
圧を変えることにより、電機子電流指令Iarefにしたが
ってDCモータの電機子電流Iaが制御される。界磁電流指
令回路4cはコイル径Ｄの変化に応じてDCモータDMの逆起
電圧Ｅと巻取速度ｖの比E/vが一定となるように界磁電
流指令Ifrefを変え、界磁電源３に出力する。界磁電源
３には電流制御ループを備えたサイリスタ変換部が内蔵
され、電機子電流Iaの場合と同様にサイリスタの点弧角
を制御し、界磁コイル２への印加電圧を変えることによ
り界磁電流指令Ifrefにしたがって界磁電流Ifが制御さ
れる。 高張力運転と低張力運転は、先に求めたDCモータDMの
定格に合わせて張力制御回路４内のスイッチ4dと4f,4e
と4gをそれぞれオンにすることにより所定の電機子電流
指令Iarefと界磁電流指令Ifrefが出力されて行なわれ
る。すなわち、張力制御範囲を高張力または低張力に選
ぶかに応じて、表３に示すように、スイッチ4dと4eを切
換えることにより電機子電流指令Iarefの制御範囲が切
換えられると同時に、スイッチ4fと4gを切換えることに
より界磁電流指令Ifrefの制御範囲が切換えられる。 このようにして、１台のモータを出力および電圧の異
なる複数の定格（本実施例の場合は、400Kw・440Vまた
は57Kw・165Vの２定格）で使用することにより、張力は
1:27（表３で張力の最小値と最大値の比300Kg:8000Kg）
という広範囲の張力制御が可能となる。 以上、DCモータの場合について実施例を述べたが、AC
モータの場合にもDCモータの場合と同じ趣旨を適用する
ことができる。ACモータの場合には第３図において、界
磁コイル２および界磁電源３を除き、サイリスタ変換装
置１をベクトル制御インバータ、界磁電流指令回路4cを
励磁電流指令回路とし、直流モータの場合と同じ技術思
想に基づき、各張力制御範囲では電機子反作用の影響が
ほぼ同一となるように電機子電流指令範囲、界磁電流制
御範囲を表３と同様の範囲に設定し、励磁電流指令回路
の励磁電流指令をベクトル制御インバータに出力するよ
うにすればよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、１台のモータ
を出力が異なる複数定格での使用が可能となり、１台の
モータで広範囲、かつ高精度の張力制御が可能となる。
張力制御装置の張力制御方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、圧延機プロセッシングライン、ゴム・プラステ
イック製造設備等のリール用張力制御装置はDCモータ、
サイリスタ変換装置、界磁電源、張力制御回路あるいは
ACモータ、励磁制御付ベクトル制御インバータ、張力制
御回路で構成されていた。 前者のDCモータを使用するリール用張力制御装置によ
る張力制御方法について以下、説明する。 DCモータの発生トルクTM、巻取時の必要トルクTM′は
Iaを電機子電流、Φを界磁磁束、Ｔを張力、Ｄをリール
径、K1,K2を定数としてそれぞれ TM＝K1・Φ・Ia ・・・・・（１） TM′＝K2・Ｔ・Ｄ ・・・・・（２） で表わされる。 張力Ｔと界磁磁束Φ、コイル径Ｄ、電機子電流Iaの関
係は式（１）＝式（２）より で表わされる。 張力制御は、（３）式に応じてコイル径Ｄに比例して
界磁磁束Φを比例制御し、Φ/Dを一定として電機子電流
Iaの設定通りに張力Ｔを制御し、コイル径Ｄの変化を受
けないようにしている。 一方、DCモータの逆起電圧Ｅは、Ｎをモータ回転数、
K3を定数として Ｅ＝K3・Φ・Ｎ ・・・・・（４） で表わされ、また巻取速度ｖとコイル径Ｄ、モータ回転
数Ｎの間には ｖ＝π・Ｄ・Ｎ ・・・・・（５） が成り立つ。 式（４），（５）より 式（３），（６）より が成り立つ。 式（７）より、巻取速度ｖと逆起電圧Ｅを比例させる
ことにより、張力Ｔは電機子電流Iaに比例することがわ
かる。すなわち、DCモータを使用するリール用張力制御
装置における張力制御は、巻取速度ｖと逆起電圧Ｅを比
例させ、電機子電流Iaを制御することにより行なってい
た。この方法による張力制御精度は電機子電流Iaの設定
・制御精度およびモータの機械的損失・リールの慣性補
償精度で決まる。 ところで、張力制御される材料の断面積（幅×板厚）
範囲の拡大、材質範囲の拡大により幅広い張力制御範囲
を必要とすることがある。この場合、張力制御範囲を材
料毎に処理前に予め選定し、その後その範囲内で張力を
設定して一定の張力で処理できるようにしている。 この張力制御範囲を切換えるために従来、種々の工夫
がなされてきたが、それらは全て、第１図に示すよう
に、２台のモータM1,M2をクラッチ４を介して接続し、
張力制御回路１の指令によりモータ制御回路2,3を介し
て高張力制御が必要な場合（幅が一定として板厚が大き
い場合）には２台のモータM1,M2で、低張力制御が必要
な場合（幅が一定として板厚が小さい場合）には１台の
モータM1で減速機５を経てリール６の回転、すなわち張
力を制御するタンデムドライブが基本であった。このタ
ンデムドライブには（１）２台のモータM1,M2の定格が
同じ場合と、（２）２台のモータM1,M2の定格が異な
る、すなわちモータM2の定格がモータM1の定格より大き
い場合とがある。以下、この両方の場合についてその特
徴を述べる。 （１）モータM1,M2の定格が同じ場合 圧延機の場合、一般に精度よく設定・制御できる電機
子電流Iaの範囲は電流指令レベルで1:10〜1:15である。
電機子電流Iaの設定・制御範囲を1:10とすると、２台の
モータM1,M2を連結したときとモータM1のみのときの電
機子電流Iaの設定・制御範囲は、モータM1,M2を連結し
たときを100％として表１のようになる。 したがって、電機子電流Iaの設定・制御範囲は ５（％）:100（％）＝1:20 となり、モータ１台のときに比べ２倍の電機子電流Iaの
設定・制御範囲が得られる。すなわち、電機子電流Iaの
設定・制御精度が上がり、リール張力制御範囲が広が
る。 （２）モータM2の定格がモータM1の定格より大きい場合 電機子電流Iaの設定・制御範囲は（１）の場合と同じ
く1:10とし、モータM1の容量をモータM2の容量の1/4と
する。モータM1,M2を連結したときとモータM1のみのと
きの電機子電流Iaの設定・制御範囲は、モータM1,M2を
連結したときを100％として表２のようになる。 したがって、電機子電流Iaの設定・制御範囲は 2.0（％）:100（％）＝1:50 となり、モータ１台のときに比べ５倍の電機子電流Iaの
設定・制御範囲が得られる。すなわち、この場合の電機
子電流Iaの設定・制御精度は（１）のモータM1,M2の定
格が同じ場合よりも上がる。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記（１），（２）のいずれの場合に
おいてもモータM1の出力軸は（モータM1の定格＋モータ
M2の定格）に耐えるものでなければならず、機械的損
失、リールの慣性をモータ１台の場合よりさらに低減す
ることは期待できない。むしろ、機械的損失の低減、リ
ールの慣性補償の複雑さのために低張力時においてモー
タM2はモータM1に連結したままで運転され、電機子電流
Iaの設定・制御のみが考慮されているのが現状である。 したがって、本発明の目的は、１台のモータで、広範
囲かつ高精度の張力制御が可能なリール用張力制御方法
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のリール張力制御方法は、１台の直流モータ、
サイリスタ変換装置、界磁電流および張力制御回路より
構成されるリール用張力制御装置において、複数の運転
定格に対応した複数の所定の張力制御範囲を有し、各所
定の張力制御範囲において電機子電流指令範囲と界磁電
流制御範囲とを対応させ、各張力制御範囲では電機子反
作用の影響がほぼ同一となるように電機子電流指令範囲
の増減と界磁電流制御範囲の増減を同一方向に多段に切
換えることにより、直流モータを出力および電圧が異な
る複数の定格で使用することを特徴とする。 本発明の他のリール張力制御方法は、１台の交流モー
タ、交流可変電圧可変周波数制御装置、界磁電流および
張力制御回路より構成されるリール用張力制御装置にお
いて、複数の運転定格に対応した複数の所定の張力制御
範囲を有し、各所定の張力制御範囲において電機子電流
指令範囲と界磁電流制御範囲とを対応させ、各張力制御
範囲では電機子反作用の影響がほぼ同一となるように電
機子電流指令範囲の増減と界磁電流制御範囲の増減を同
一方向に多段に切換えることにより、交流モータを出力
および電圧が異なる複数の定格で使用することを特徴と
する。 〔作用〕 （３）式より電機子電流の設定・制御範囲を1:10より
さらに小さくすることにより１台のモータの張力制御範
囲は拡大されるが、電機子電流の制御誤差は最大電機子
電流のときも1:10以下のときも同じであるため設定張力
に対しては張力誤差は大きくなる。このため、電機子電
流Iaは1:10を最小として界磁磁束を切換えることにより
張力を下げ、１台のモータで広範囲の張力制御を行な
う。 直流モータを用いる場合、界磁磁束を小さくしても電
機子電流Iaを従来通り1:10で制御すると、界磁磁束が小
さくなった分、電機子電流Iaの磁束への影響（電機子反
作用）が大きくなる。そこで、この電機子反作用の影響
の度合を界磁磁束切換え前と同等となるように電機子電
流を定める。 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。 まず、プロセッシングラインの諸元を、巻取速度（最
大）ｖ＝300（m/min）、コイル径Ｄ＝500〜1300（m
m）、張力Ｔ＝300〜8000（Kg）とし、リール用DCモータ
の容量を求める。 モータの最大出力Pmaxは である。ここで、分母＝102×60は定数である。 コイル巻径比RDは RD＝1300（mm）/500（mm）＝2.6 である。 式（１）〜（６）より、逆起電圧Ｅとライン速度ｖの
比E/vを一定に保つためにはコイル巻径比RDと同一比の
界磁制御範囲が必要となり、モータの最高速度を1600
（rpm）とすると基底速度は1600（rpm）/2.6＝615（rp
m）となる。以上より、リール用DCモータの高張力運転
時の定格は機械的損失も考慮し、 400Kw 440V 615rpm/1600rpm とする。 次に、低張力運転時のリール用DCモータの定格を求め
る。DCモータの最小出力Pminは である。 最大出力400（Kw）時の定格電機子電流Iaおよび回転
数615（rpm）時の界磁電流Ifmaxを100（％）、また最小
出力15（Kw）時の電機子電流Iaが設定・制御範囲の下限
の10（％）となるように最小出力15（Kw）時の電圧を選
定する。最大出力400（Kw）で1600（rpm）のときの界磁
電流Ifminは100（％）/2.6＝38.5（％）である。出力は
電圧と電機子電流Iaの積に比例するから、最小出力15
（Kw）時の電圧は となる。このときの界磁電流Ifmax（615rpm）,Ifmin（1
600rpm）はそれぞれ 界磁磁束を切換えることにより界磁磁束を小さくして
も電機子電流Iaを従来通り100％〜10％で制御した場合
は、界磁磁束が小さくなった分、電機子電流Iaの磁束へ
の影響（電機子反作用）が大きくなる。そこで、この電
圧165（Ｖ）での運転においては、電機子電流Iaの電機
子反作用の影響の度合いを440（Ｖ）運転時と同等とす
るために、電圧165（Ｖ）での運転時のIa/Ifminの最大
値が、440（Ｖ）での運転時のIa/Ifminの最大値と同等
もしくは小さくなるようにこの電圧165（Ｖ）での電機
子電流Iaを求める。すなわち、この電圧165（Ｖ）での
電機子電流Iaは となる。このときのDCモータの出力は となる。この出力は張力換算で となる。 以上の方法で決められたモータの諸元を表３に示す。 以上より、リール用DCモータの定格は 400Kw 440V 615rpm/1600rpm 57Kw 165V 615rpm/1600rpm となる。すなわち、１台のモータを出力が異なる複数定
格での使用が可能となる。 第２図は以上求めたリール用DCモータの定格と使用範
囲を示しており、11は高張力（8000〜800Kg）運転時、I
2は低張力（1152〜300Kg）運転時の使用範囲である。す
なわち、界磁電流指令を低界磁側へ切替えることにより
逆起電圧は小さくなり、また電機子電流の影響が界磁に
出ないように電機子電流の最大値を小さく切替えること
により、電圧と電機子電流の積で表わされる出力は小さ
くなり、図２の12特性を持つ持つことになる。 第３図は以上の定格のDCモータを有するリール駆動装
置のブロック図である。本実施例のリール張力制御装置
は、DCモータDM、サイリスタ変換装置１、界磁コイル２
に界磁電流Ifを供給する界磁電源３、張力制御回路４、
張力設定器５で構成される。張力制御回路４はさらに、
コイル径演算回路4a,電機子電流指令回路4b、界磁電流
指令回路4cで構成される。コイル径演算回路4aでは、巻
取速度ｖとDCモータDMのタコジエネレータTGの出力（回
転数）Ｎより運転中のコイル径Ｄが式（５）により演算
される。電機子電流指令回路4bでは、張力設定器５の設
定張力指令を主とし、これにコイル径演算回路4aで演算
したコイル径Ｄの関数である慣性補償量および機械的損
失補償量が加算された電機子電流指令Iarefをサイリス
タ変換装置１に出力する。電機子電流指令Iarefを受け
たサイリスタ変換装置１には電流制御ループが設けら
れ、サイリスタの点弧角を制御しDCモータDMへの印加電
圧を変えることにより、電機子電流指令Iarefにしたが
ってDCモータの電機子電流Iaが制御される。界磁電流指
令回路4cはコイル径Ｄの変化に応じてDCモータDMの逆起
電圧Ｅと巻取速度ｖの比E/vが一定となるように界磁電
流指令Ifrefを変え、界磁電源３に出力する。界磁電源
３には電流制御ループを備えたサイリスタ変換部が内蔵
され、電機子電流Iaの場合と同様にサイリスタの点弧角
を制御し、界磁コイル２への印加電圧を変えることによ
り界磁電流指令Ifrefにしたがって界磁電流Ifが制御さ
れる。 高張力運転と低張力運転は、先に求めたDCモータDMの
定格に合わせて張力制御回路４内のスイッチ4dと4f,4e
と4gをそれぞれオンにすることにより所定の電機子電流
指令Iarefと界磁電流指令Ifrefが出力されて行なわれ
る。すなわち、張力制御範囲を高張力または低張力に選
ぶかに応じて、表３に示すように、スイッチ4dと4eを切
換えることにより電機子電流指令Iarefの制御範囲が切
換えられると同時に、スイッチ4fと4gを切換えることに
より界磁電流指令Ifrefの制御範囲が切換えられる。 このようにして、１台のモータを出力および電圧の異
なる複数の定格（本実施例の場合は、400Kw・440Vまた
は57Kw・165Vの２定格）で使用することにより、張力は
1:27（表３で張力の最小値と最大値の比300Kg:8000Kg）
という広範囲の張力制御が可能となる。 以上、DCモータの場合について実施例を述べたが、AC
モータの場合にもDCモータの場合と同じ趣旨を適用する
ことができる。ACモータの場合には第３図において、界
磁コイル２および界磁電源３を除き、サイリスタ変換装
置１をベクトル制御インバータ、界磁電流指令回路4cを
励磁電流指令回路とし、直流モータの場合と同じ技術思
想に基づき、各張力制御範囲では電機子反作用の影響が
ほぼ同一となるように電機子電流指令範囲、界磁電流制
御範囲を表３と同様の範囲に設定し、励磁電流指令回路
の励磁電流指令をベクトル制御インバータに出力するよ
うにすればよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、１台のモータ
を出力が異なる複数定格での使用が可能となり、１台の
モータで広範囲、かつ高精度の張力制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図はタンデムのリールの張力制御装置のブロック
図、第２図は本発明の一実施例のリール張力制御装置を
構成するDCモータの定格と使用範囲を示す図、第３図は
本発明の一実施例に係る張力制御装置のブロック図であ
る。 DM:DCモータ、1:サイリスタ変換装置、2:界磁コイル、
3:界磁電源、4:張力制御回路、4a:コイル径演算回路、4
b:電機子電流指令回路、4c:界磁電流指令回路、4d〜4g:
スイッチ、5:張力設定器。
図、第２図は本発明の一実施例のリール張力制御装置を
構成するDCモータの定格と使用範囲を示す図、第３図は
本発明の一実施例に係る張力制御装置のブロック図であ
る。 DM:DCモータ、1:サイリスタ変換装置、2:界磁コイル、
3:界磁電源、4:張力制御回路、4a:コイル径演算回路、4
b:電機子電流指令回路、4c:界磁電流指令回路、4d〜4g:
スイッチ、5:張力設定器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 後藤 次巨
東京都千代田区大手町１丁目６番１号
大手町ビル 株式会社安川電機製作所東
京支社内
(72)発明者 大内 一紀
北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株
式会社安川電機製作所八幡工場内
(72)発明者 大穂 廣祐
行橋市西宮市２丁目13番１号 株式会社
安川電機製作所行橋工場内
(56)参考文献 特開 昭58−17052（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−43155（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−146259（ＪＰ，Ａ)
特公 昭54−29780（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．１台の直流モータ、サイリスタ変換装置、界磁電流
および張力制御回路より構成されるリール用張力制御装
置において、複数の運転定格に対応した複数の所定の張
力制御範囲を有し、各所定の張力制御範囲において電機
子電流指令範囲と界磁電流制御範囲とを対応させ、各張
力制御範囲では電機子反作用の影響がほぼ同一となるよ
うに電機子電流指令範囲の増減と界磁電流制御範囲の増
減を同一方向に多段に切換えることにより、前記直流モ
ータを出力および電圧が異なる複数の定格で使用するこ
とを特徴とするリール用張力制御方法。 ２．１台の交流モータ、交流可変電圧可変周波数制御装
置、界磁電流および張力制御回路より構成されるリール
用張力制御装置において、複数の運転定格に対応した複
数の所定の張力制御範囲を有し、各所定の張力制御範囲
において電機子電流指令範囲と界磁電流制御範囲とを対
応させ、各張力制御範囲では電機子反作用の影響がほぼ
同一となるように電機子電流指令範囲の増減と界磁電流
制御範囲の増減を同一方向に多段に切換えることによ
り、前記交流モータを出力および電圧が異なる複数の定
格で使用することを特徴とするリール用張力制御方法。
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- 1988-01-14 US US07/143,807 patent/US4947088A/en not_active Expired - Fee Related
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