JPH10174489A - 巻取機制御装置 - Google Patents

巻取機制御装置

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JPH10174489A
JPH10174489A JP8323952A JP32395296A JPH10174489A JP H10174489 A JPH10174489 A JP H10174489A JP 8323952 A JP8323952 A JP 8323952A JP 32395296 A JP32395296 A JP 32395296A JP H10174489 A JPH10174489 A JP H10174489A
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JP
Japan
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speed
circuit
rewind roll
roll
capacity
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JP8323952A
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Inventor
Hiroyuki Murano
博之 村野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は信頼性の高い巻取機制御装置を提供
することを課題としている。 【解決手段】 本発明の巻取機制御装置は、加減速容量
Wと張力分容量Wtと機械損失Wrとを入力して巻戻し
ロール9に必要な総出力容量Wwを演算する総容量演算
回路21と、インバータ装置1、2の主回路を構成する
主回路素子の過負荷耐量Nを予め定める素子電流耐量設
定器23と、総出力容量Wwと過負荷耐量Nとから巻戻
しロール9の回転速度変化にまるみを生じさせるまるめ
開始点p及びまるめ制御時間tを演算する最適まるめ演
算回路22と具えたことを特徴としている。 【効果】 本発明により巻取機制御装置の安全性を向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、巻取機の回転速度
を制御する巻取機制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の巻取機制御装置を使用した巻取機
の巻戻しロールは、巻戻しロール径と巻取機の速度との
関係から可変速する範囲が広くなり、極低速から高速ま
で広範囲に亘って制御する必要がある。
【0003】また、巻戻しロールをインバータ装置で駆
動する場合、主回路素子としてインシュレーテッド・ゲ
ート・バイポーラ・トランジスタ(以下IGBTとい
う)素子またはジャイアント・トランジスタ(以下GT
Rという)素子を使用していると、IGBT素子やGT
R素子の極低周波数運転における過負荷電流耐量が小さ
いため、低速運転時にIGBT素子やGTR素子の熱破
損を招くおそれがあった。
【0004】或いは、これらの熱破損を防止するために
は、不必要に容量の大きいインバータ装置を選定しなけ
ればならず、コストパフォーマンスの点で問題があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、巻戻
しロールの直径が大きいときで、しかも特に巻戻しロー
ルを減速するときなど、負荷が大きい場合にインバータ
装置の主回路素子が過負荷耐量を越えて破損するという
不具合が発生していた。
【0006】また、製紙用の巻取機の場合には、一定の
長さで製品ロールを製作することや、欠陥のある紙を補
修したり、機械側の状態などによって巻取機を減速した
り、又は停止させる必要があり、これらの場合に生じる
巻戻しロールの極低速運転時におけるIGBT素子やG
TR素子の熱破損が問題となっていた。
【0007】本発明は、これらの問題点を解消し、巻取
機の低速運転時においても不必要にインバータ装置の過
負荷許容容量を大きくすることなく、しかも、円滑に連
続運転を可能にする巻取機制御装置を提供することを目
的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の巻取機制御装置
は、第1の速度検出器によって巻戻しロールを駆動する
第1の電動機の回転速度を検出し、第2の速度検出器に
よって巻取り(ドラム)ロールを駆動する第2の電動機
の回転速度を検出し、これら第1および第2の速度検出
器によって検出された回転速度から巻戻しロールの巻戻
しロール径を演算し、巻戻しロール径を入力して巻戻し
ロールの慣性モーメントを演算し、巻戻しロールを加減
速するに要する加減速時間を予め定める加減速時間設定
器を備え、巻戻しロールの回転設定速度を予め定める速
度設定器を備え、加減速時間と回転設定速度および慣性
モーメントとから巻戻しロールの加減速に必要な加減速
容量を演算し、巻取りロールによって巻き取られる巻取
材の巻取設定張力を予め定める張力設定器を備え、巻取
設定張力と回転設定速度とから巻戻しロールの張力分容
量を演算し、巻戻しロールの機械損失を予め設定する機
械損失設定器を備え、加減速容量と張力分容量と機械損
失とを入力して巻戻しロールに必要な総出力容量を演算
し、第1または第2の電動機を駆動するインバータ装置
の主回路を構成する主回路素子の過負荷耐量を予め定め
る素子電流耐量設定器を備え、総出力容量と過負荷耐量
とから巻戻しロールの回転速度の変化率にまるみを生じ
させるまるめ開始点及びまるめ制御時間を演算すること
を特徴としている。
【0009】請求項2に記載した巻取機制御装置は、巻
戻しロールの巻戻しロール設定径を予め定めて径演算回
路の径演算値に基準値を与える径設定回路を備えたこと
を特徴としている。
【0010】請求項3に記載した巻取機制御装置装置
は、第1の電動機が減速する場合に低下する回転低下設
定速度を予め定める回転速度設定器と、第1の速度検出
器で検出した回転速度が回転低下設定速度より小さくな
ったことを判別してまるめ開始点とするまるめ開始判別
回路とを備え、最適まるめ演算回路で演算したまるめ制
御時間のあいだインバータ装置の点弧位相を調整するこ
とを特徴としている。
【0011】請求項4に記載した巻取機制御装置は、第
1の速度検出器によって巻戻しロールを駆動する第1の
電動機の回転速度を検出し、第2の速度検出器によって
巻取りロールを駆動する第2の電動機の回転速度を検出
し、これら第1および第2の速度検出器によって検出さ
れた回転速度から巻戻しロールの巻戻しロール径演算値
を算出し、巻戻しロールのロール径に対応する最適運転
パターンを予め定める設定回路を備え、最適運転パター
ンと巻戻しロール径演算値とを比較し巻戻しロールを駆
動するインバータ装置に制御信号を出力することを特徴
としている。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明の巻取機制御装置の実
施の形態を説明する。図1において、インバータ装置
1、2は共通電源4に接続され、共通電源4によって直
流に変換された直流電源を再び交流電源に逆変換し、こ
の逆変換された交流電源の周波数や交流電圧を変化さ
せ、これらインバータ装置1、2に負荷として接続され
た電動機5、6の回転速度や負荷トルクを制御する回路
装置であり、直流電源回路には平滑コンデンサが接続さ
れ、直流電圧の脈流分を小さくし平滑化している。
【0013】そして、電動機5は巻戻しロール9を回転
駆動し、電動機6はある場合には図1に示すように複数
台あって、それぞれ直結された巻取りロール10を別個
に回転駆動している。
【0014】速度検出器12は例えば電動機5の回転軸
に直接結合されていて、巻戻しロール9を駆動する電動
機5の回転速度信号V1 を検出する計測器であり、速度
検出器13は例えば電動機6の回転軸に直接結合されて
いて、巻取りロール10を駆動する電動機6の回転速度
信号V2 、V3 を検出する計測器である。
【0015】径演算回路15は速度検出器12、13の
出力回路に接続され、速度検出器12、13によって検
出された回転速度信号V1 および回転速度信号V2 から
巻戻しロール9の巻戻しロール径Φuを演算する回路で
あり、慣性モーメント演算回路16は径演算回路15の
出力回路に接続され、径演算回路15によって演算して
得られた巻戻しロール径Φuを入力して巻戻しロール9
の総慣性モーメントJuを演算する回路である。
【0016】加減速時間設定器25は巻戻しロール9を
加減速するに要する加速時間Ta,減速時間Tdなどの
加減速時間を予め定める設定器であり、速度設定器18
は巻戻しロール9の回転速度Vの設定値を予め定める設
定器であり、加減速容量演算回路17は入力側を加減速
時間設定器25および速度設定器18および慣性モーメ
ント演算回路16に接続され、加減速時間Tと回転速度
変化量dVおよび総慣性モーメントJuとから巻戻しロ
ール9の加減速に必要な加速容量Wa,減速容量Wdな
どの加減速容量Wを演算する回路である。
【0017】張力設定器20は巻取りロール10によっ
て巻き取られる巻取材30の巻取設定張力Cを予め定め
る設定器であり、張力分容量演算回路19は入力側を張
力設定器20および速度設定器18に接続され、巻取設
定張力Tと回転速度Vの設定値とから巻戻しロール9の
張力分容量Wtを演算する回路である。
【0018】機械損失設定器24は巻戻しロール9の機
械損失Wrを予め設定する設定器であり、総容量演算回
路21は入力側を加減速容量演算回路17、機械損失設
定器24および張力分容量演算回路19の出力側に接続
され、加減速容量Wと張力分容量Wtと機械損失Wrと
を入力して巻戻しロール9に必要な総出力容量Wwを演
算する回路である。
【0019】素子電流耐量設定器23は電動機5、6を
駆動するインバータ装置1、2の主回路を構成する主回
路素子の過負荷耐量Nを予め定める設定器であり、最適
まるめ演算回路22は入力側を素子電流耐量設定器23
および総容量演算回路21の出力側に接続され、総出力
容量Kと過負荷耐量Nとから巻戻しロール9の回転速度
変化に図4に示すまるみmを生じさせるまるめ開始点p
及びまるめ制御時間tを演算する回路である。
【0020】また、径設定回路28は径演算回路15に
接続され、巻戻しロール9の巻戻しロール設定径dを予
め定めて径演算回路15の径演算値に基準値を与える回
路である即ち、径演算回路15は速度検出器12から出
力される回転速度信号V1 と、速度検出器13から出力
される回転速度信号V2 と、予め設定された巻取りロー
ル径Φdより巻戻しロール径Φuを演算する回路であ
り、巻戻しロール径Φuは式 Φu=(V2 /V1 )
×Φd によって求められる。
【0021】また、慣性モーメント演算回路16は、巻
戻しロール径Φuと、予め設定された紙密度ρと、巻戻
しロール9のスプール径Φsと、スプール慣性モーメン
トJsと、巻戻しロール9から巻き戻される紙などの巻
取材30の巾寸法Lとより巻戻しロール9の総慣性モー
メントJuを、次式によって求める回路である。
【0022】なお、πおよびK1 は定数である。
【0023】 Ju=K1 ×ρ×π×L(Φu−Φs)+Js 次に、加減速容量演算回路17は総慣性モーメントJu
と、予め設定された加速時間Taと、減速時間Tdと、
速度設定器18の変化量より求めた巻戻しロール9の速
度変化分dVとより、次式によって加速に必要な加速容
量Waおよび減速に必要な減速容量Wdをそれぞれ演算
する。なお、K2 およびK3 はそれぞれの定数である。
【0024】 Wa=K2 ×Ju×(dV)/Ta Wd=K3 ×Ju×(dV)/Td 更に、張力分容量演算回路19は設定された巻取設定張
力Tと回転速度Vとから巻戻しロール9の張力分容量W
tを次式によって演算する。但し、K4 は定数である。
【0025】Wt=K4 ×T×V そして、総容量演算回路21は加速容量Wa,減速容量
Wd,張力分容量Wt、および予め設定された巻戻しロ
ール9の機械損失Wrとから次式によって、巻戻しロー
ル9を駆動している電動機5の必要な総容量Wwを演算
する。
【0026】 W= Wa−Wt+Wr (加速時) W=−Wa−Wt+Wr (減速時) 最適まるめ演算回路22は、総容量演算回路21より出
力された総容量Wと、予め設定された主回路素子の周波
数による過負荷耐量Nと、速度設定器18の回転速度変
化量dVとから、巻取機の最適まるめ時間(まるめ制御
時間t)と最適まるめ開始周波数またはまるめ開始点p
を決定し、インバ−タ装置1、2に速度基準を出力す
る。
【0027】なお、最適まるめ時間は速度設定器18の
回転速度変化量dVが変化した後の速度に対するインバ
ータ装置1の主回路素子の耐量によって求められる。即
ち、まるめ時間を長くすることにより加減速分容量を小
さくすることができる。また、最適まるめ開始周波数は
最適まるめ時間とインバータ装置1の出力周波数によっ
て求めることが可能である。
【0028】図2の巻取機制御装置装置は、電動機5が
減速する場合に低下する回転低下設定速度を予め定める
回転速度設定器29と、速度検出器12で検出した回転
速度が回転低下設定速度より小さくなったことを判別し
てまるめ開始点pとするまるめ開始判別回路31と、最
適まるめ演算回路22で演算したまるめ制御時間tのあ
いだインバータ装置1の点弧位相を調整する位相制御回
路26とを具備したことを示している。
【0029】図3の巻取機制御装置装置は、速度検出器
12によって巻戻しロール9を駆動する電動機5の回転
速度V1 を検出し、速度検出器13によって巻取りロー
ル10を駆動する電動機6の回転速度V2 を検出し、速
度検出器12、13によって検出された回転速度V1 、
V2 から巻戻しロール9の巻戻しロール径演算値を算出
し、巻戻しロール9のロール径に対応する最適運転パタ
ーンを予め定める設定回路31を備え、最適運転パター
ンと巻戻しロール径演算値とを比較し巻戻しロール9を
駆動するインバータ装置1に制御信号を出力する最適パ
ターン決定回路32とを備えたことを示している。
【0030】そして、図3に示す設定回路31は、例え
ば図2における加減速時間設定器25や速度設定器18
の機能を有し、加減速時間Tと回転速度変化量dVおよ
び総慣性モーメントJuとから巻戻しロール9の加減速
に必要な加速容量Wa,減速容量Wdなどの加減速容量
Wを設定することができる。
【0031】また設定回路31は、例えば図2における
張力設定器20のように、巻取りロール10によって巻
き取られる巻取材30の巻取設定張力Cを予め定める機
能を有し、巻取設定張力Tと回転速度Vの設定値とから
巻戻しロール9の張力分容量Wtを設定することができ
る。
【0032】更に設定回路31は、例えば図2における
機械損失設定器24のように巻戻しロール9の機械損失
Wrを予め設定し、加減速容量Wと張力分容量Wtと機
械損失Wrとを入力して巻戻しロール9に必要な総出力
容量Wwを設定することが可能である。
【0033】最適パターン決定回路32は径演算回路1
5と設定回路31に接続され、図2に示す最適まるめ演
算回路22のように、総容量Wと予め設定された主回路
素子の周波数による過負荷耐量Nと、速度設定器18の
回転速度変化量dVとから、巻取機の最適まるめ時間
(まるめ制御時間t)と最適まるめ開始周波数またはま
るめ開始点pを決定し、インバ−タ装置1、2に速度基
準を出力する。
【0034】そして、まるめ時間を長くすることにより
加減速分容量を小さくすることができ、最適まるめ開始
周波数は最適まるめ時間とインバータ装置1の出力周波
数によって求めることが可能である。
【0035】本実施例により、極低周波数運転において
も、インバータ装置の主回路素子の破損などの不具合を
発生させることを防止することが可能となり、経済性の
高い巻取機制御装置を提供することができる。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、巻
取機の低速運転時においても不必要にインバータ装置の
過負荷許容容量を大きくすることなく、しかも円滑に連
続運転を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す巻取機制御装置の構成
図である。
【図2】請求項3の実施例を示す巻取機制御装置の構成
図である。
【図3】請求項4の実施例を示す巻取機制御装置の構成
図である。
【図4】まるみを生じさせるまるめ開始点及びまるめ制
御時間を示す説明図である。
【符号の説明】 1、2 インバータ装置 4 共通電源 5、6 電動機 9 巻戻しロール 10 巻取りロール 12、13 速度検出器 15 径演算回路 16 慣性モーメント演算回路 17 加減速容量演算回路 18 速度設定器 19 張力分容量演算回路 20 張力設定器 21 総容量演算回路 22 最適まるめ演算回路 23 素子電流耐量設定器 25 加減速時間設定器 28 径設定器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 巻戻しロールを駆動する第1の電動機の
    回転速度を検出する第1の速度検出器と、巻取りロール
    を駆動する第2の電動機の回転速度を検出する第2の速
    度検出器と、これら第1および第2の速度検出器によっ
    て検出された回転速度から前記巻戻しロールの巻戻しロ
    ール径を演算する径演算回路と、前記巻戻しロール径を
    入力して前記巻戻しロールの慣性モーメントを演算する
    慣性モーメント演算回路と、前記巻戻しロールを加減速
    するに要する加減速時間を予め定める加減速時間設定器
    と、前記巻戻しロールの回転設定速度を予め定める速度
    設定器と、前記加減速時間と前記回転設定速度および前
    記慣性モーメントとから前記巻戻しロールの加減速に必
    要な加減速容量を演算する加減速容量演算回路と、前記
    巻取りロールによって巻き取られる巻取材の巻取設定張
    力を予め定める張力設定器と、前記巻取設定張力と前記
    回転設定速度とから前記巻戻しロールの張力分容量を演
    算する張力分容量演算回路と、前記巻戻しロールの機械
    損失を予め設定する機械損失設定器と、前記加減速容量
    と前記張力分容量と前記機械損失とを入力して前記巻戻
    しロールに必要な総出力容量を演算する総容量演算回路
    と、前記第1または第2の電動機を駆動するインバータ
    装置の主回路を構成する主回路素子の過負荷耐量を予め
    定める素子電流耐量設定器と、前記総出力容量と前記過
    負荷耐量とから前記巻戻しロールの回転速度変化にまる
    みを生じさせるまるめ開始点及びまるめ制御時間を演算
    する最適まるめ演算回路と、を具備してなる巻取機制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記巻戻しロールの巻戻しロール設定径
    を予め定めて前記径演算回路の径演算値に基準値を与え
    る径設定回路を具備したことを特徴とする請求項1に記
    載した巻取機制御装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の電動機が減速する場合に低下
    する回転低下設定速度を予め定める回転速度設定器と、
    前記第1の速度検出器で検出した回転速度が前記回転低
    下設定速度より小さくなったことを判別して前記まるめ
    開始点とするまるめ開始判別回路と、前記最適まるめ演
    算回路で演算した前記まるめ制御時間のあいだ前記イン
    バータ装置の点弧位相を調整する位相制御回路とを具備
    したことを特徴とする請求項1並びに請求項2に記載し
    た巻取機制御装置。
  4. 【請求項4】 巻戻しロールを駆動する第1の電動機の
    回転速度を検出する第1の速度検出器と、巻取りロール
    を駆動する第2の電動機の回転速度を検出する第2の速
    度検出器と、これら第1および第2の速度検出器によっ
    て検出された回転速度から前記巻戻しロールの巻戻しロ
    ール径演算値を算出する径演算回路と、前記巻戻しロー
    ルのロール径に対応する最適運転パターンを予め定める
    設定回路と、前記最適運転パターンと前記巻戻しロール
    径演算値とを比較し前記巻戻しロールを駆動するインバ
    ータ装置に制御信号を出力する最適パターン決定回路
    と、を具備してなる巻取機制御装置。
JP8323952A 1996-12-04 1996-12-04 巻取機制御装置 Pending JPH10174489A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100430844C (zh) * 2005-10-21 2008-11-05 浙江工业大学 多道次拉拔设备的收卷机控制装置
JP2017141080A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社西村製作所 ダンサー制御装置、ダンサー制御プログラムおよびスリッター装置

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CN100430844C (zh) * 2005-10-21 2008-11-05 浙江工业大学 多道次拉拔设备的收卷机控制装置
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