JPH0246322A - トルクカップリングのトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業−４二の利用分野） 本発明は、合成樹脂の押出成形機等産業機械における駆
動系に採用され、流体圧によりトルクが規定されるトル
クカップリングのトルク制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば合成樹脂の押出成形機において、第５図に
示すように、フィーダ４により供給される原料樹脂を可
塑化混練する押出機２のスクリュー３を回転駆動するた
めに、駆動源である誘導電動（ａ５と該誘導電動機５の
回転を高低二段の減速比で伝達する減速機６とをトルク
カップリング７で駆動連結してなる駆動系を採用してな
るものが知られている。

ところで、」、記トルクカップリング７は、誘導電動機
５の駆動トルクが押出機２．スクリュー３゜減速機７等
からなる機械負荷に作用する負荷の増大に伴って増大し
、＾λ速機６の゛二次側を破損する恐れがあることから
採用されており、例えば第６図に示４°ように、駆動軸
８側のトルク伝達部材ＩＯと被動軸９側のトルク伝達ｉ
ｉ＜材１１との間に圧縮スプリング（図示せず）を設け
、シリンダ部１２に流体圧を作用するごとにより各トル
ク伝達１１（材１０．１１を接近・離間し、両前間１０
，１１に設けられた摩擦部材（図示せ４？）を介して摩
擦結合し、トルクを伝達するように構成されている。す
なわら、トルクカップリング７のトルクは、シリンダ部
１２に作用する流体圧により規定されている。

そして、シリンダ部１２の流体圧を制御するために、シ
リンダ部１２には圧力椋１４から圧力流体を供給する流
体圧回路３３が接続され、該流体圧回路３３には第１〜
３の圧力調整弁３４〜３６がＩＩ゛いに一１１２列に接
続され、第１〜３の圧力解放弁３７〜３９が各圧力調整
弁３４〜３６に直列に接続されている。第１〜３の圧力
調整弁３４〜３６は、夫々起動用、高速減速比用、低速
減速比用であって、運転条件に対応した一定の流体圧に
設定され、手動により切換えて操作するように構成され
ている。第１〜３の圧力解放弁３７〜３９は、シリンダ
：Ｍ＜　＋　２の圧力流体を排出して流体圧を解放づ゛
るもので、電磁切換弁等が採用され、トルクカップリン
グ７の滑り状態を検出する滑り検出手段により操作する
ように構成されている。滑り検出り段は、第１及び第２
の速度検出器１７．１８により駆動軸８及び波動軸９の
各速度を検出し、速度差検出器１９により」二足検出さ
れた各速度を比較して両省の速度差が所定値（例えば５
％）以−１−となる時間が所定時間（例えば３秒）以ｌ
−継続した時に圧力解放弁３７〜３９を作動する圧力解
放情報を出力するように構成されている。

従って、トルクカップリング７のトルクは、高速＾λ速
速比設定−は第１及び第２の圧力調整弁３４．３５を順
次切換えることにより、例えば第７図の（ａ）に示すよ
うに制御され、又低速紘速比設定時には第１及び第３の
圧力調整弁を順次切換えることにより、例えば第７図の
（１））に示すように制御される。また、設定された以
上のトルクが作用する際には滑りを生じ、該滑りを滑り
検出手段により検出して運転条件に対応した圧力解放弁
３７〜３９を作動し、トルクの伝達、すなわちトルクカ
ップリング７の駆動連結が解除される。その結果、減速
機６の二次側に過負荷耐ｊｅｔ以」−にトルクが伝ｄさ
れることがなく、減速機６の二次側が保護される。

（発明が解決゛しようとする問題点） ところが、１−記従来のトルク制御装置によっては、機
械負荷を円滑に起動するようにトルクを制偽１４°るこ
とかできないという問題点がある。

４゛なわち、トルクカップリング７のトルクは、減速機
６を高速減速比又は低速域速比に設定する際、設定され
た減速比に対応して第１及び第２又は第；３の圧力調整
弁３４〜３６を順次切り換えることにより制御されるが
、各圧力調整弁３４〜３６による流体圧が−・定に設定
されているため、例えば第７図は減速機の二次側におけ
るトルクとして表したものであるが、第７図の（ａ）又
は０））に示ケように制御される。ところで、起動トル
ク′ｒＳは、高速運転状態又は低速運転状態において必
要とされる定常時のトルクＴｎ、’Ｉ’ｍよりもはるか
に太きく設定され、起動時間【、後に切り替えられるの
で、機械負荷の過負荷耐量に合わせたトルク設定ができ
ない。−４゛なわち、駆動にＬである誘導電動機の起動
及び加速トルクと機械負荷の要求する必要トルクとを考
慮した最適なトルクを無段階に設定することができない
。

以上のように、従来のトルク制御装置によっては、圧力
調整弁による流体圧が−・定に設定されているため、ト
ルクカップリングのトルクを適切に制御することができ
ず、機械負荷を円滑に起動し難い状況である。

本発明は、１〕記従来の状況に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、トルクカップリングのトルクを適切に
制御し、機械負荷を円滑に起動し得るトルクカップリン
グのトルク制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、機械負荷には起動時大きな起動トルクが必要
とされ、−旦起動を開始すれば漸次定常トルクまで紘少
するという運転特性があるが、必ずしも過負荷重’ｄの
範囲内であるとは限らないことから、上記運転特性と過
負荷耐量とに基づいてトルク特性を形成し、該トルク特
性に対応してトルクカップリングの流体圧を調整し、ト
ルクカップリングのトルクを制御するようにしたもので
ある。

４−なわち、本発明の構成」二の特徴は、トルクカップ
リングの流体圧を無段階で調整可能な圧力調整弁を備え
てなる流体圧回路と、機械負荷の運転条件を設定又は検
出する運転条件検出手段と、機械負荷の各運転条件にお
ける運転特性と過負荷耐量に基づいて形成されたトルク
特性が予め設定され、」−２運転条件検出手段からの運
転条件情報を判別し、該判別された運転条件情報に対応
してトルク特性を選択し、該選択されたトルク特性に応
じて圧力調整弁を調整する圧力調整情報を出力するトル
ク設定手段とからなることにある。

なお、運転条件は、機械負荷の運転速度以外のものであ
ってもよく、例えば合成樹脂の押出成形機については、
圧力、温度、原料樹脂の供給量等であっでもよい。ｌ・
ルク特性は、例えば時間の関数として設定し、起動時に
ついては、大きなトルクから定常トルクに過負荷耐量の
範囲内で滑らかに紘少−４′るパターンを複数回繰り返
し、しかる後に定常トルクとなるように形成され、又他
の運転条件については、トルクカップリングに滑りを生
じない程度のトルクに滑らかに移行するように形成され
ていることが好ましい。

（作用） 本発明は」−記のように構成されており、運転条件検出
手段により機械負荷の運転条件が設定又は検出され、ト
ルク設定手段によりＰめ設定されているトルク特性から
運転条件情報に対応したトルク特性が選択され、該選択
されたトルク特性に応じて圧力コ８整弁が連続的に調整
されるごとにより、トルクカップリングの流体圧が調整
され、１〕記トルク特性に対応してトルクが制御される
。従って、起動時、定常運転時を問わず、機械負荷にト
ルクが適切に伝達される。

（実施例） 本発明の実施例を第１〜４図に基づいて説明する。第１
図に示すトルクカップリング７は、第６図に示すしのと
同一構造で、第５図に示す押出成形機ｌに適用されたも
のであり、後述するトルク制御装置により機械負荷であ
る押出機２．スクリュー３．紘速機６等の運転条件に対
応して自動的にトルクが制御されるように構成されてい
る。

トルク制御装置の流体圧回路１３は、圧力源１４からト
ルクカップリング７のンリンダ部１２に供給される圧力
流体の流体圧を調整する圧力調整弁Ｉ５と、シリンダ１
ｌ１２の流体圧を解放する圧力解放弁１６とが直列に接
続されている。

圧力解放弁１６は、従来と同様に電磁切換弁が用いられ
、トルクカップリング７の滑り状態を検出する滑り検出
手段により制御される。該滑り検出手段は、従来と同様
に駆動軸８及び被動軸９の速度を検出する第１．第２の
速度検出器１７．１８と、該８速度検出器１７．１８に
より検出された速度を比較して圧力解放情報を出力する
速度差検出器１９とからなるものである。

圧力調整弁１５は、流体圧を無段階で調整し得るように
、電気的信号により作動される電磁比例式圧力Ｐ４整弁
等が用いられ、トルク設定手段であるトルク設定器２０
により制御される。

トルク設定器２０は、例えば第２図に示すように、中央
演ｐ処理装置（以下ＣＰ　ｔＪという）２１、記憶装置
（以下メモリという）２２、人出カイ、１号処理回路（
以下Ｉ１０ボートという）２３及びタイマ２４からなる
マイコンが用いられている。

Ｉ１０ボート２３には、誠速機６の減速比を設定−４”
る減速比設定器２５とフィーダ４による原料樹脂の供給
ｔｒｔを検出するフィーダ検出器２６が運転条件検出手
段として接続され、運転条件情報である減速比信号及び
フィーダイ；１号が人力される。

なお、減速比設定器２５は、減速比が高速に設定されて
いる時にＯＮ信号を出力し、フィーダ設定４２６は、供
給量か基準設定Ｔｉｔよりも多い増加設定量に設定され
ている時にＯＮ信Ｓシーを出力するように構成されてい
る。また、Ｉ１０ボート２３には圧力調整弁１５が接続
され、圧力調整弁Ｉ５に圧力調整情報である圧力調整信
号を出力する。

メモリ２２には、機械負荷である押出機２．スクリュー
３．減速機６の運転条件に対応して予め形成されたトル
ク特性がデータテーブルとして記憶され、減速比信号及
びフィーダ信号に応じてテーブルルックアップを行うこ
とにより該当するトルク特性が読み出される。

トルク特性は、減速機６の二次側におけるトルクとして
表され、例えば第３図に示すように、時ｌ１ｔｌ　ｔの
関数として形成されている。すなわち、運転条件を減速
比とする場合については、起動時に大きな起動トルクか
必要とされるが、減速機６の破損を招かないように過負
荷耐量を考慮して、第３図の（ａ）　、　（ｂ）に示す
ように、起動後４８秒間及びｔ１秒後からｔ２秒間は夫
々大きなトルクから各減速比に対応した定常トルクＴｎ
、Ｔｍにｎらかに紘少するようにｒ、（Ｄ、ｒ、（Ｄと
して設定されている。

また、運転条件を供給量とする場合については、−時的
に供給量を増加設定量とすることがあるが、増加設定量
とすることによりスクリュー３．減速機６の負荷が増大
するため、減速機６の過負ｄ’４耐ら【を超えない程度
にｒ３（ｔ）として設定されている。

そして、上記各トルク特性Ｌ（ｔ）、ｒｔ（ｔ）、ｆ３
（ｔ）をメモリ２２に記憶する際、第３図の（ａ）〜（
ｃ）から時間ｔに対応したトルク値′ｒを読み取ってデ
ータテーブルを作成し、該データテーブルをメモリ２２
１こＪ己憶する。

また、メモリ２２には、Ｃｒ）Ｕ２＋を制御する制御プ
ロゲラ１１が−）込まれている。ＣＩ）ｔ１２１は、制
御ブ【１グラムに従って必要とされる人力データをＩ１
０ボート２３から取込んだり、メモリ２２との間でデー
タの授受を行って演算処理し、Ｉ１０ボート２３に出力
するように構成されている。

制御プログラムは、例えば第４図のフローチャートで示
すように構成されている。ずなわら、ステップθ′）で
電動機５がＯＮ状態か否かを判別し、ＯＮ状態の場合に
はステップ■に進み、タイマ２４を作動する。そして、
ステップ■に進み、減速機６の減速比が高速か否か、す
、なわち減速比設定器２５がＯＮ状態か否かを判別する
。高速減速比である場合ｌこはステップ■に進み、デー
タテーブルをルックアップして該当するトルク特性、す
なわち第３図の（ａ）に示゛４゛トルク特性ｒ１（Ｌ）
を読み出し、タイマ２４の作動に合わせて各トルク値′
ｒに応じた圧力調整信号を出力して圧力調整弁＋５を調
整する。そして、ステップ■において、起動後ｔ、−Ｉ
（７秒経過したか否かを判別し、を−」３秒経過した後
にステップ■に進む。ステップ■において、フィーダ設
定器２ＧがＯＮ状態か否か、すなわち原料樹脂の供給量
が増加設定〈１か否かを判別する。

ＯＮ状態である場合にはステップ■に進み、データテー
ブルをルックアップして該当するトルク特性、すなわら
第３図の（ｃ）に示すトルク特性ｒｓ（Ｄを読み出し、
第３図の（ａ）のトルク特性ｒ、Ｑ）のトルク値′ｒに
加算し、該加算したトルク値Ｔに応じて圧力調整信号を
出力し、圧力調整弁＋５を調整する。従って、圧力調整
弁１５による流体圧は、加算し、たトルク値Ｔに相当し
て高く調整される。

一方、ステップ■において、低速減速比である場合には
ステップ■に進み、第３図の（ｂ）に示すトルク特性ｒ
、（ｔ）を読み出し、高ｉ！！減速比の場合と同様にし
て圧力調整情報シを出力して圧力調整弁１５を調整する
。

以後、電動機５が停止ヒされるまで１−記ステップ力！
繰り返される。

本実施例は−１−記のように構成されており、減速機６
の減速比を高速又は低速に設定することにより、減速比
設定器２５からの信号がトルク設定器２０に人力され、
第３図の（ａ）又は（ｂ）に４く七トルク特性ｒ、（ｔ
）又はｒ、Ｑ）が選択され、該選択されたトルク特性ｒ
、　（ｔ）又はｒ、（ｔ）に応じた圧カニ１整信ＸＪに
より圧カフ４整弁１５か調整される。そして、トルクカ
ップリングのンリンダ部１２の流体ｒｌ：が圧力調整弁
１５に応じて調整され、トルクカップリング７のトルク
がトルク特性ｒ＋Ｑ）又はｒｔ（ｔ）に対応じて制御さ
れる。従って、トルクカップリング７は、起動時に減速
機６の二次側を破損させることがなく、大きな起動トル
クを伝達してスクリュー３を円滑に起動することができ
、減速機６の最大限の能力、いいかえれば押出成形機１
の性能を最大限引き出すように最大のトルクが伝達され
る。

また、フィーダ４の供給ｒｉ１が増加設定量以−Ｌとな
る場合には、フィーダ検出４２６からの信号がトルク設
定器２０に人力され、第３図の（ｃ）に示すトルク特性
ｒ、（ｔ）が選択され、減速比に対応したトルク特性Ｌ
（ｔ）又はｒｔ（ｔ）に加算される。そして、該加算さ
れたトルク値Ｔに応じて圧力調整信号が出力され、該出
力信号により圧力調整弁１５が調整される。すなわら、
トルクカップリング７のトルクがｒ、Ｑ）分高く設定さ
れる。従って、フィーダ４の供給ら１が増加することに
よりスクリュー３の負荷が増加するが、ｌ−ルクカップ
リング７が滑りを生じて駆動連結が解除されることがな
く、しかも減速機６の過負荷針Ｉｉｋを超えない程度に
制御されるため、減速機６の二次側が破損されることが
なく、適切に駆動連結される。その結果、必要に応じて
フィーダ４の供給ｊ１を増加することができ、押出成形
機１を効率良く作動し得る。

なお、機械負荷の運転条件として、減速機６の＾λ速比
、フィーダ４の供給端以外にも、例えば押出機２の化ツ
バ温度）を採用しても良い。トルク設定器はマイコン以
外に関数発生器等信の手段を用いてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、圧力調整弁がトルク設定手段により運
転特性と過負荷針１．１に基づいて形成されたトルク特
性に応じて調整されるため、機械色ＣＩの性能をト分に
引き出すようにトルクカップリングのトルクが制御され
、機械負荷を従来に比べてはるかに円滑に起動すると共
に、種々の運転条件に適切に対応し得る。また、圧カニ
１整弁が流体圧を無段階に調整可能であるため、従来の
ように運転条件の種類に対応４゛る数の圧カニ１整弁を
設ける必要がなく、流体圧回路を簡単な構造とし得る。

さらに、運転条件が運転条件検出手段により自動的に検
出されるため、従来のように圧カニ１整弁を調整し忘れ
ることがなく、トルクカップリングのトルクを確実かつ
適切に制御し得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の詳細な説明図で、第１図はトルク
カップリング及びトルク制御装置の概念的な説明図、第
２図はトルク制御装置のトルク設定器の概略図である。 第３図はトルク制御装置によるトルク特性を減速機の二
次側におけるものとして説明するトルク特性図で、（ａ
）図は高速減速比設定時を示し、（ｂ）図は低速減速比
設定時を示し、（ｃ）図は供給量の増加設定時を示す。 第４図はトルク設定器における制御ブログラノ、のフロ
ーチャートの説明図、第５図は合成樹脂の押出成形機の
概略図、第６図は従来のトルクカップリング及びトルク
制御装置の概念的な説明図である。 第７図は従来のトルク制御装置によるトルク特性を減速
機の二次側におけるものとして説明するトルク特性図で
、（ａ）図は高速減速比設定時を示し、（ｂ）図は低速
減速比設定時を示す。 ！・・・合成樹脂の押出成形機、２・・・押出機、３・
・・スクリュー、４・・・フィーダ、５・・・透導電動
機、６・・減速機、７・・・トルクカップリング、＋２
・・・シリンダ：事、１３・・・流体圧回路、１４・・
・圧力源、１５・・圧力調整弁、１６・・・圧力解放弁
、！　７．１８・・・第１．第２の速度検出器、１９−
・・速度差検出器、２０・・・トルク設定器、２１・・
・ＣＰｔＪ、２２・・・メモリ、２３・・Ｉ１０ボート
、２４・・・タイマ、２５・・減速比設定４．２６・・
・フィーダ検出器、ｆ、（ｔ）、ｒ。 （ｔ）、ｒｔ（ｔ）・・・運転条件に対応したトルク特
性、′ｒ・・トルク値、１，１１１．・・・時間。 特詐出願人株式会社ｉ」木製鋼屑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械負荷と該機械負荷の負荷が増大するに伴って
   駆動トルクが増大する駆動源とを駆動連結し、流体圧に
   よりトルクが規定されるトルクカップリングのトルク制
   御装置において、トルクカップリングの流体圧を無段階
   で調整可能な圧力調整弁を備えてなる流体圧回路と、機
   械負荷の運転条件を設定又は検出する運転条件検出手段
   と、機械負荷の各運転条件における運転特性と過負荷耐
   量に基づいて形成されたトルク特性が予め設定され、上
   記運転条件検出手段からの運転条件情報を判別し、該判
   別された運転条件情報に対応してトルク特性を選択し、
   該選択されたトルク特性に応じて圧力調整弁を調整する
   圧力調整情報を出力するトルク設定手段とからなること
   を特徴とするトルクカップリングのトルク制御装置。