JPH11122982A - トルクモータの巻取制御装置 - Google Patents
トルクモータの巻取制御装置Info
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- JPH11122982A JPH11122982A JP9277358A JP27735897A JPH11122982A JP H11122982 A JPH11122982 A JP H11122982A JP 9277358 A JP9277358 A JP 9277358A JP 27735897 A JP27735897 A JP 27735897A JP H11122982 A JPH11122982 A JP H11122982A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 時々刻々変化する巻き取りロール径を考慮し
たトルク演算により正確な巻取制御を行うトルクモータ
の巻取制御装置を提供する。 【解決手段】 トルクモータの巻取制御装置は、張力分
トルクＴｆ・加減速トルクＴａｄ・メカロストルクＴｍ
ａｃを加算して更新トルク指令Ｔ’とするトルク指令更
新手段２Ａと、モータ回転数とモータトルクの換算用テ
ーブル２と、ロール３の現在巻き取りロール径とモータ
回転数Ｎを各センサ７と１６の検出データより求めて換
算テーブルよりモータトルクＴｎを算出するモータトル
クＴｎ算出手段２Ｂと、更新トルク指令Ｔ’とモータト
ルクＴｎとモータの定格電圧Ｖ100より電圧指令Ｖ’を
式Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ）よ
り算出する電圧指令演算手段２と、を有している。
たトルク演算により正確な巻取制御を行うトルクモータ
の巻取制御装置を提供する。 【解決手段】 トルクモータの巻取制御装置は、張力分
トルクＴｆ・加減速トルクＴａｄ・メカロストルクＴｍ
ａｃを加算して更新トルク指令Ｔ’とするトルク指令更
新手段２Ａと、モータ回転数とモータトルクの換算用テ
ーブル２と、ロール３の現在巻き取りロール径とモータ
回転数Ｎを各センサ７と１６の検出データより求めて換
算テーブルよりモータトルクＴｎを算出するモータトル
クＴｎ算出手段２Ｂと、更新トルク指令Ｔ’とモータト
ルクＴｎとモータの定格電圧Ｖ100より電圧指令Ｖ’を
式Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ）よ
り算出する電圧指令演算手段２と、を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯・紙・フィ
ルム等のウェッブ加工設備におけるトルクモータの巻取
制御装置に関する。
ルム等のウェッブ加工設備におけるトルクモータの巻取
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来トルクモータによる巻取制御の構成
例は、図５のようになっている。巻取時のモータ回転数
とモータトルクの特性は、次式（２）、（３）で表すこ
とができる。 Ｎ＝Ｖｓ／（π×Ｄ×ｉ） ・・・・（２） Ｔ＝（Ｄ×Ｆ×ｉ）／２ ・・・・（３） ここで、Ｎ：モータ回転数（ｒ／ｍｉｎ） Ｔ：モータトルク（Ｋｇ・ｍ） Ｖｓ：ライン速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｆ：巻取張力（Ｋｇ） Ｄ：巻取りロール径（ｍ） π×Ｄ：巻取りロール１周囲長（ｍ） ｉ：ギア比 ライン速度一定、巻取り張力一定の場合、式（２）、
（３）よりモータの速度−トルク特性は図６で表され
る。図６で表した特性は、図７で表したトルクモータ自
身の速度−トルク特性に近似させることが可能なことか
ら、この特性を用いて、従来ではコスト重視の点から、
巻取制御器無しで図５のようにスライダック（抵抗器）
を使用して電源を調節して、巻取り張力制御を行うとい
う簡便な手法が主力を占めていた。また、特開平５−１
１１２８７号には、巻戻しロールの巻取り径変化を考慮
して、巻き戻しロール用電動機のロール径変化に対応す
る駆動制御によって、より広範な張力制御、巻取制御を
行う巻取機制御装置について開示されている
例は、図５のようになっている。巻取時のモータ回転数
とモータトルクの特性は、次式（２）、（３）で表すこ
とができる。 Ｎ＝Ｖｓ／（π×Ｄ×ｉ） ・・・・（２） Ｔ＝（Ｄ×Ｆ×ｉ）／２ ・・・・（３） ここで、Ｎ：モータ回転数（ｒ／ｍｉｎ） Ｔ：モータトルク（Ｋｇ・ｍ） Ｖｓ：ライン速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｆ：巻取張力（Ｋｇ） Ｄ：巻取りロール径（ｍ） π×Ｄ：巻取りロール１周囲長（ｍ） ｉ：ギア比 ライン速度一定、巻取り張力一定の場合、式（２）、
（３）よりモータの速度−トルク特性は図６で表され
る。図６で表した特性は、図７で表したトルクモータ自
身の速度−トルク特性に近似させることが可能なことか
ら、この特性を用いて、従来ではコスト重視の点から、
巻取制御器無しで図５のようにスライダック（抵抗器）
を使用して電源を調節して、巻取り張力制御を行うとい
う簡便な手法が主力を占めていた。また、特開平５−１
１１２８７号には、巻戻しロールの巻取り径変化を考慮
して、巻き戻しロール用電動機のロール径変化に対応す
る駆動制御によって、より広範な張力制御、巻取制御を
行う巻取機制御装置について開示されている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、スライダックを用いる場合は速度−ト
ルク特性があくまでも近似値であること、巻取り径の変
化に対応する加減速トルク補償やメカロス補償が考慮さ
れていないために、高精度な張力制御（数百グラム／幅
相当）を行うことができないという問題があった。ま
た、特開平５−１１１２８７号の場合は、巻取り径の変
化に対応するトルク補償は考慮されているものの、「巻
き戻しロール用電動機の界磁電流は巻き戻しロール径に
対応した界磁電流となるべく制御する」、という記述の
みで、具体的なトルク制御内容については述べられてい
ないという問題があった。そこで、本発明は、時時刻々
変化する巻取り径、ライン速度、メカロス、加減速に必
要なトルクおよび張力制御に必要なトルクを考慮した演
算を行い、正確なモータ制御を実施することによって高
精度な巻取制御を可能にするトルクモータの巻取制御装
置を提供することを目的としている。
来例においては、スライダックを用いる場合は速度−ト
ルク特性があくまでも近似値であること、巻取り径の変
化に対応する加減速トルク補償やメカロス補償が考慮さ
れていないために、高精度な張力制御（数百グラム／幅
相当）を行うことができないという問題があった。ま
た、特開平５−１１１２８７号の場合は、巻取り径の変
化に対応するトルク補償は考慮されているものの、「巻
き戻しロール用電動機の界磁電流は巻き戻しロール径に
対応した界磁電流となるべく制御する」、という記述の
みで、具体的なトルク制御内容については述べられてい
ないという問題があった。そこで、本発明は、時時刻々
変化する巻取り径、ライン速度、メカロス、加減速に必
要なトルクおよび張力制御に必要なトルクを考慮した演
算を行い、正確なモータ制御を実施することによって高
精度な巻取制御を可能にするトルクモータの巻取制御装
置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明によれば、モータドライバへ出
力する電圧指令Ｖ’を演算する電圧指令演算手段を有す
るトルクモータの巻取制御装置において、張力制御に必
要な張力分トルクＴｆと、加減速に必要な加減速トルク
Ｔａｄと、メカロスを考慮したメカロストルクＴｍｅｃ
とを加算して巻き取りロール径Ｄに応じた更新トルク指
令Ｔ’とするトルク指令更新手段を有し、該トルク指令
更新手段の更新トルク指令Ｔ’を前記電圧指令演算手段
へ出力することを特徴としている。また、請求項２記載
の発明によれば、モータドライバへ出力する該電圧指令
Ｖ’を演算する電圧指令演算手段を有するトルクモータ
の巻取制御装置において、モータ回転数に応じたモータ
トルクＴｎを換算出力するためのモータ回転数・トルク
テーブルと、現在の巻き取りロール径Ｄとモータ回転数
Ｎを算出し、かつ、前記モータ回転数・トルクテーブル
より前記モータ回転数Ｎに応じたモータトルクＴｎを換
算出力するモータトルクＴｎ算出手段と、を有し、該モ
ータトルクＴｎ算出手段のモータトルクＴｎを前記電圧
指令演算手段へ出力することを特徴としている。さら
に、請求項３記載の発明によれば、前記トルクモータの
巻取制御装置において、前記モータ回転数・トルクテー
ブルは、トルクモータ自身の速度・トルク特性より回転
数とトルクの換算表として作成することを特徴としてい
る。そして、請求項４記載の発明によれば、前記トルク
モータの巻取制御装置において、前記モータトルク算出
手段は、ライン速度検出用センサの出力パルスとロール
の回転数を検出するＰＨＯＴＯセンサによりライン速度
Ｖｓと現在の巻き取りロール径Ｄを求めてモータ回転数
Ｎを算出することを特徴としている。また、請求項５記
載の発明によれば、前記トルクモータの巻取制御装置に
おいて、前記電圧指令演算手段は、請求項１記載のトル
ク指令更新手段の更新トルク指令Ｔ’と、請求項２記載
のモータトルクＴｎ算出手段より求めたモータトルクＴ
ｎと、使用モータの定格電圧Ｖ100 と、（１）式より、 Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ） ・・・（１） 出力可変電圧指令Ｖ’を算出することを特徴としてい
る。このように、トルクモータの巻取制御装置内で更新
トルク指令Ｔ’の演算と、モータ回転数・トルクテーブ
ルを参照して行うモータトルクＴｎの演算と、出力可変
電圧指令Ｖ’の演算という各段階の演算を行って、最終
的に出力可変電圧指令Ｖ’をインバータへ出力するにあ
たりモータトルクＴとモータ入力電圧Ｖの２乗とは比例
する特性があることより、出力可変電圧指令Ｖ’は、式
（１）によって出力するので、時々刻々変化する巻き取
りロール径Ｄ等にも対応するように更新トルク指令Ｔ’
による補正を考慮した、高精度の張力制御、巻取り制御
が可能になる。
め、請求項１記載の発明によれば、モータドライバへ出
力する電圧指令Ｖ’を演算する電圧指令演算手段を有す
るトルクモータの巻取制御装置において、張力制御に必
要な張力分トルクＴｆと、加減速に必要な加減速トルク
Ｔａｄと、メカロスを考慮したメカロストルクＴｍｅｃ
とを加算して巻き取りロール径Ｄに応じた更新トルク指
令Ｔ’とするトルク指令更新手段を有し、該トルク指令
更新手段の更新トルク指令Ｔ’を前記電圧指令演算手段
へ出力することを特徴としている。また、請求項２記載
の発明によれば、モータドライバへ出力する該電圧指令
Ｖ’を演算する電圧指令演算手段を有するトルクモータ
の巻取制御装置において、モータ回転数に応じたモータ
トルクＴｎを換算出力するためのモータ回転数・トルク
テーブルと、現在の巻き取りロール径Ｄとモータ回転数
Ｎを算出し、かつ、前記モータ回転数・トルクテーブル
より前記モータ回転数Ｎに応じたモータトルクＴｎを換
算出力するモータトルクＴｎ算出手段と、を有し、該モ
ータトルクＴｎ算出手段のモータトルクＴｎを前記電圧
指令演算手段へ出力することを特徴としている。さら
に、請求項３記載の発明によれば、前記トルクモータの
巻取制御装置において、前記モータ回転数・トルクテー
ブルは、トルクモータ自身の速度・トルク特性より回転
数とトルクの換算表として作成することを特徴としてい
る。そして、請求項４記載の発明によれば、前記トルク
モータの巻取制御装置において、前記モータトルク算出
手段は、ライン速度検出用センサの出力パルスとロール
の回転数を検出するＰＨＯＴＯセンサによりライン速度
Ｖｓと現在の巻き取りロール径Ｄを求めてモータ回転数
Ｎを算出することを特徴としている。また、請求項５記
載の発明によれば、前記トルクモータの巻取制御装置に
おいて、前記電圧指令演算手段は、請求項１記載のトル
ク指令更新手段の更新トルク指令Ｔ’と、請求項２記載
のモータトルクＴｎ算出手段より求めたモータトルクＴ
ｎと、使用モータの定格電圧Ｖ100 と、（１）式より、 Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ） ・・・（１） 出力可変電圧指令Ｖ’を算出することを特徴としてい
る。このように、トルクモータの巻取制御装置内で更新
トルク指令Ｔ’の演算と、モータ回転数・トルクテーブ
ルを参照して行うモータトルクＴｎの演算と、出力可変
電圧指令Ｖ’の演算という各段階の演算を行って、最終
的に出力可変電圧指令Ｖ’をインバータへ出力するにあ
たりモータトルクＴとモータ入力電圧Ｖの２乗とは比例
する特性があることより、出力可変電圧指令Ｖ’は、式
（１）によって出力するので、時々刻々変化する巻き取
りロール径Ｄ等にも対応するように更新トルク指令Ｔ’
による補正を考慮した、高精度の張力制御、巻取り制御
が可能になる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係るトルクモータの巻取制御装置１の構成図であり、図
２は図１に示すトルク指令演算手段２Ａの構成図であ
る。図３は図１に示すモータトルク算出手段２Ｂ内のモ
ータ回転数・トルクテーブルの説明図である。図４は図
１に示すモータトルク算出手段２Ｂの出力可変電圧指令
の説明図である。図１において、金属帯、紙又はフィル
ム等を巻き取る巻き取り用ロール３は、ドライバ５によ
ってインバータを介し駆動されるトルクモータ４より、
所定の回転比のギア・ボックス６を介して回転力を受け
ている。ロール３の回転位置を常時ＰＨＯＴＯセンサ７
により検出する。ＰＨＯＴＯセンサ７はパルス検出方式
のエンコーダあるいはリフレクタ等の回転数が検出でき
るものであれば使用可能である。ＰＨＯＴＯセンサ７か
らの検出データはトルクモータの巻取制御装置１のＤＩ
ポートから径演算部８へ入力される。一方、ライン速度
はトルクモータ４に装着した速度センサＰＬＧ（エンコ
ーダＰＧ、レゾルバＰＬＬ等）１６によってモータ回転
数として検出する。検出パルスはパルスアンプ１７を介
してトルクモータの巻取制御装置１のＣＮＴ（カウン
タ）ポートへ入力して、サンプリング１８とライン速度
Ｖｓ検出１９でパルスカウントする。同時に、速度セン
サ１６のパルス出力を、ＰＨＯＴＯセンサ７の検出デー
タと一緒に径演算部８へも入力し、ロール３の回転数か
ら巻き取りロール径Ｄを逆算し、該巻き取りロール径Ｄ
と（π×ギア比ｉ）との積を求める乗算回路９と該積で
ライン速度Ｖｓを除する除算回路１０を経て、式（２）
からリアルタイム・データとしてのモータ回転数Ｎをモ
ータトルク算出手段２Ｂへ入力する。先のモータ回転数
Ｎと径演算部８からの巻き取りロール径Ｄのデータを、
トルクパターンａｄ部２０へ入力して、加減速トルクＴ
ａｄを演算してトルク指令更新手段２Ａへ入力する。更
に巻き取りロール径Ｄのデータをトルクパターンｍｅｃ
部２１へ入力して、メカロストルクＴｍｅｃを演算して
トルク指令更新手段２Ａへ入力する。次に、張力検出器
１１でライン張力を検出する。張力検出器１１としては
金属帯ライン等では先端に荷重計の付いたルーパ等が使
用される。張力データはトルクモータの巻取制御装置１
のＡＩポートから加算回路１３へ負入力され、張力設定
入力部１２からの張力設定（正）値と加算回路１３で結
果的に減算され、その差がＰＩ制御による張力補正を経
て加算回路１４で張力設定入力部１２からの張力設定
（正）値と加算回路１４で加算され、その和が乗算回路
１５に入れられる。一方、径演算部８からの巻き取りロ
ール径Ｄとギア比ｉ／２とは乗算回路で乗算され、その
積Ｄｉ／２が乗算回路１５に入れられ、さきの加算回路
１４からの和と乗算回路１５で乗算されて張力分トルク
Ｔｆを生成してトルク指令更新手段２Ａへ入力される。
なお、これらのトルク指令更新手段２Ａ、モータトルク
Ｔｎ算出手段２Ｂ、電圧指令演算手段２、モータ回転数
・トルクテーブル等は全てＣＰＵの演算部及びメモリで
実現される。つぎに動作について説明する。先ず、ＰＨ
ＯＴＯセンサ７と速度センサ１６の検出データより、ラ
イン速度Ｖｓとロール３の現在の巻き取りロール径Ｄを
算出し、モータ回転数Ｎを算出してモータトルクＴｎ算
出手段２Ｂへ入力する。次に、現在の巻き取りロール径
Ｄよりトルクパターン（１）部２０で現在の巻き取りロ
ール径Ｄの変化に応じた加減速トルクＴａｄを、トルク
パターン（２）部２１で現在の巻き取りロール径Ｄの変
化に応じたメカロストルクＴｍｅｃを、そして、前述の
ように乗算回路１５より張力分トルクＴｆを演算生成し
てトルク指令更新手段２Ａへ入力し、図２のトルク演算
の説明図に示すような加算をトルク指令更新手段２Ａ内
で行って、更新トルク指令Ｔ’を算出する。また、図３
に示すようにモータ回転数Ｎが分かれば換算により、モ
ータトルクＴｎを迅速に計算できるモータ回転数・トル
クテーブルをモ−タトルクＴｎ算出手段２Ｂ内のメモリ
上に作成して格納して置く。モータ回転数・トルクテー
ブルは、例えば、図３（ａ）に示すような図７の特性曲
線と同じトルクモータ自身のトルク特性曲線を基に、仮
に、ライン電源６０Ｈｚ、電圧２１０Ｖ（最上段の特
性）、回転数Ｎ＝０ｒｐｍがトルク１００％出力、１８
００ｒｐｍの最適時がトルク０％の条件時（この条件に
特に限定はしない）の、モータの回転数、トルクを図３
（ｂ）のようにプロットすることで、モータ回転数・ト
ルクテーブルを作成することができる。図３（ｂ）の場
合は、図３（ａ）の電圧Ｖ＝２１０Ｖの特性曲線を用い
て、０ｒｐｍ（１００％）〜１８００ｒｐｍ（０％）の
間を１７点プロットしたものであり、これらを各電圧Ｖ
１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４〜Ｖｎに亘って行うことで全ての
モータ回転数Ｎｎに対するトルク「Ｔｎ」の換算テーブ
ル表が得られる。こうしてモータ回転数・トルクテーブ
ルが作成できれば、各センサ出力よりモータ回転数Ｎを
算出して、テーブルを参照してモータ回転数Ｎに対応す
るモータトルクＴｎが算出できる。一般的にモータトル
クＴと電圧Ｖの間には式（４）の比例関係がある。 Ｔ∝Ｖ2 ・・・（４） この事より、現在の巻き取りロール径Ｄ、ライン速度Ｖ
ｓ、加減速トルクＴａｄ、メカロストルクＴｍｅｃ、張
力分トルクＴｆを考慮したモータのトルク指令に使用可
能な可変電圧指令Ｖ’は式（１）で計算することができ
る。 Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ） ・・・（１） 但し、式（１）のＶ100 は適用モータの入力（定格）電
圧で、この例だと２１０Ｖ相当である。この可変電圧指
令Ｖ’を電圧指令演算手段２内で演算し、ＡＯポートよ
りドライバ５へ出力し、インバータを介してモータ４を
回転制御するものである。このように電圧の可変制御を
行うと、図３（ｂ）のように、モータ回転数ＮよりＶｎ
線上にあるモータトルクＴｎを求めて、更に巻き取りロ
ール径Ｄの変化によるトルク補正を行うと更新トルク指
令Ｔ’はＶｎ〜Ｖ１（２１０Ｖ線）へ移動することにな
り、このように電圧指令Ｖ’の巻き取りロール径Ｄの変
化に応じた可変制御が行われることになる。これを図４
で見ると、巻き取りロール径ＤのＤ１〜Ｄ４の変化を示
す点線＊１が、図３（ｂ）のトルクモータの特性曲線と
交わる点として、Ｄ１：Ｖ１、Ｄ２：Ｖ２、Ｄ３：Ｖ
３、Ｄ４：Ｖ４の※１で示す点線のように、時々刻々変
化する巻き取りロール径Ｄに応じて電圧指令Ｖ’を可変
出力することになる。
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係るトルクモータの巻取制御装置１の構成図であり、図
２は図１に示すトルク指令演算手段２Ａの構成図であ
る。図３は図１に示すモータトルク算出手段２Ｂ内のモ
ータ回転数・トルクテーブルの説明図である。図４は図
１に示すモータトルク算出手段２Ｂの出力可変電圧指令
の説明図である。図１において、金属帯、紙又はフィル
ム等を巻き取る巻き取り用ロール３は、ドライバ５によ
ってインバータを介し駆動されるトルクモータ４より、
所定の回転比のギア・ボックス６を介して回転力を受け
ている。ロール３の回転位置を常時ＰＨＯＴＯセンサ７
により検出する。ＰＨＯＴＯセンサ７はパルス検出方式
のエンコーダあるいはリフレクタ等の回転数が検出でき
るものであれば使用可能である。ＰＨＯＴＯセンサ７か
らの検出データはトルクモータの巻取制御装置１のＤＩ
ポートから径演算部８へ入力される。一方、ライン速度
はトルクモータ４に装着した速度センサＰＬＧ（エンコ
ーダＰＧ、レゾルバＰＬＬ等）１６によってモータ回転
数として検出する。検出パルスはパルスアンプ１７を介
してトルクモータの巻取制御装置１のＣＮＴ（カウン
タ）ポートへ入力して、サンプリング１８とライン速度
Ｖｓ検出１９でパルスカウントする。同時に、速度セン
サ１６のパルス出力を、ＰＨＯＴＯセンサ７の検出デー
タと一緒に径演算部８へも入力し、ロール３の回転数か
ら巻き取りロール径Ｄを逆算し、該巻き取りロール径Ｄ
と（π×ギア比ｉ）との積を求める乗算回路９と該積で
ライン速度Ｖｓを除する除算回路１０を経て、式（２）
からリアルタイム・データとしてのモータ回転数Ｎをモ
ータトルク算出手段２Ｂへ入力する。先のモータ回転数
Ｎと径演算部８からの巻き取りロール径Ｄのデータを、
トルクパターンａｄ部２０へ入力して、加減速トルクＴ
ａｄを演算してトルク指令更新手段２Ａへ入力する。更
に巻き取りロール径Ｄのデータをトルクパターンｍｅｃ
部２１へ入力して、メカロストルクＴｍｅｃを演算して
トルク指令更新手段２Ａへ入力する。次に、張力検出器
１１でライン張力を検出する。張力検出器１１としては
金属帯ライン等では先端に荷重計の付いたルーパ等が使
用される。張力データはトルクモータの巻取制御装置１
のＡＩポートから加算回路１３へ負入力され、張力設定
入力部１２からの張力設定（正）値と加算回路１３で結
果的に減算され、その差がＰＩ制御による張力補正を経
て加算回路１４で張力設定入力部１２からの張力設定
（正）値と加算回路１４で加算され、その和が乗算回路
１５に入れられる。一方、径演算部８からの巻き取りロ
ール径Ｄとギア比ｉ／２とは乗算回路で乗算され、その
積Ｄｉ／２が乗算回路１５に入れられ、さきの加算回路
１４からの和と乗算回路１５で乗算されて張力分トルク
Ｔｆを生成してトルク指令更新手段２Ａへ入力される。
なお、これらのトルク指令更新手段２Ａ、モータトルク
Ｔｎ算出手段２Ｂ、電圧指令演算手段２、モータ回転数
・トルクテーブル等は全てＣＰＵの演算部及びメモリで
実現される。つぎに動作について説明する。先ず、ＰＨ
ＯＴＯセンサ７と速度センサ１６の検出データより、ラ
イン速度Ｖｓとロール３の現在の巻き取りロール径Ｄを
算出し、モータ回転数Ｎを算出してモータトルクＴｎ算
出手段２Ｂへ入力する。次に、現在の巻き取りロール径
Ｄよりトルクパターン（１）部２０で現在の巻き取りロ
ール径Ｄの変化に応じた加減速トルクＴａｄを、トルク
パターン（２）部２１で現在の巻き取りロール径Ｄの変
化に応じたメカロストルクＴｍｅｃを、そして、前述の
ように乗算回路１５より張力分トルクＴｆを演算生成し
てトルク指令更新手段２Ａへ入力し、図２のトルク演算
の説明図に示すような加算をトルク指令更新手段２Ａ内
で行って、更新トルク指令Ｔ’を算出する。また、図３
に示すようにモータ回転数Ｎが分かれば換算により、モ
ータトルクＴｎを迅速に計算できるモータ回転数・トル
クテーブルをモ−タトルクＴｎ算出手段２Ｂ内のメモリ
上に作成して格納して置く。モータ回転数・トルクテー
ブルは、例えば、図３（ａ）に示すような図７の特性曲
線と同じトルクモータ自身のトルク特性曲線を基に、仮
に、ライン電源６０Ｈｚ、電圧２１０Ｖ（最上段の特
性）、回転数Ｎ＝０ｒｐｍがトルク１００％出力、１８
００ｒｐｍの最適時がトルク０％の条件時（この条件に
特に限定はしない）の、モータの回転数、トルクを図３
（ｂ）のようにプロットすることで、モータ回転数・ト
ルクテーブルを作成することができる。図３（ｂ）の場
合は、図３（ａ）の電圧Ｖ＝２１０Ｖの特性曲線を用い
て、０ｒｐｍ（１００％）〜１８００ｒｐｍ（０％）の
間を１７点プロットしたものであり、これらを各電圧Ｖ
１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４〜Ｖｎに亘って行うことで全ての
モータ回転数Ｎｎに対するトルク「Ｔｎ」の換算テーブ
ル表が得られる。こうしてモータ回転数・トルクテーブ
ルが作成できれば、各センサ出力よりモータ回転数Ｎを
算出して、テーブルを参照してモータ回転数Ｎに対応す
るモータトルクＴｎが算出できる。一般的にモータトル
クＴと電圧Ｖの間には式（４）の比例関係がある。 Ｔ∝Ｖ2 ・・・（４） この事より、現在の巻き取りロール径Ｄ、ライン速度Ｖ
ｓ、加減速トルクＴａｄ、メカロストルクＴｍｅｃ、張
力分トルクＴｆを考慮したモータのトルク指令に使用可
能な可変電圧指令Ｖ’は式（１）で計算することができ
る。 Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ） ・・・（１） 但し、式（１）のＶ100 は適用モータの入力（定格）電
圧で、この例だと２１０Ｖ相当である。この可変電圧指
令Ｖ’を電圧指令演算手段２内で演算し、ＡＯポートよ
りドライバ５へ出力し、インバータを介してモータ４を
回転制御するものである。このように電圧の可変制御を
行うと、図３（ｂ）のように、モータ回転数ＮよりＶｎ
線上にあるモータトルクＴｎを求めて、更に巻き取りロ
ール径Ｄの変化によるトルク補正を行うと更新トルク指
令Ｔ’はＶｎ〜Ｖ１（２１０Ｖ線）へ移動することにな
り、このように電圧指令Ｖ’の巻き取りロール径Ｄの変
化に応じた可変制御が行われることになる。これを図４
で見ると、巻き取りロール径ＤのＤ１〜Ｄ４の変化を示
す点線＊１が、図３（ｂ）のトルクモータの特性曲線と
交わる点として、Ｄ１：Ｖ１、Ｄ２：Ｖ２、Ｄ３：Ｖ
３、Ｄ４：Ｖ４の※１で示す点線のように、時々刻々変
化する巻き取りロール径Ｄに応じて電圧指令Ｖ’を可変
出力することになる。
【０００６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
巻き取りロール径Ｄに応じた更新トルク指令を演算する
トルク指令更新手段と、モータ回転数とモータトルクの
換算表としてのモータ回転数・トルクテーブルと、現在
の巻き取りロール径Ｄとモータ回転数Ｎを算出して回転
数トルクテーブルより対応するモータトルクＴｎを演算
するモータトルク算出手段と、更新トルク指令Ｔ’とモ
ータトルクＴｎと使用モータの定格電圧より、巻き取り
ロール径Ｄに応じた巻取り制御に必要なインバータへの
出力可変電圧指令Ｖ’を演算出力する電圧指令演算手段
を設けたので、時々刻々に変化する巻き取りロール径
Ｄ、ライン速度、メカロス、加減速に必要なトルクおよ
び張力制御に必要なトルクを考慮した演算を行って、正
確なモータ制御を実施することによって高精度な巻取制
御が可能になる。
巻き取りロール径Ｄに応じた更新トルク指令を演算する
トルク指令更新手段と、モータ回転数とモータトルクの
換算表としてのモータ回転数・トルクテーブルと、現在
の巻き取りロール径Ｄとモータ回転数Ｎを算出して回転
数トルクテーブルより対応するモータトルクＴｎを演算
するモータトルク算出手段と、更新トルク指令Ｔ’とモ
ータトルクＴｎと使用モータの定格電圧より、巻き取り
ロール径Ｄに応じた巻取り制御に必要なインバータへの
出力可変電圧指令Ｖ’を演算出力する電圧指令演算手段
を設けたので、時々刻々に変化する巻き取りロール径
Ｄ、ライン速度、メカロス、加減速に必要なトルクおよ
び張力制御に必要なトルクを考慮した演算を行って、正
確なモータ制御を実施することによって高精度な巻取制
御が可能になる。
【図１】本発明の実施の形態に係るトルクモータの巻取
制御装置の構成図である。
制御装置の構成図である。
【図２】図１に示すトルク指令演算手段２Ａの説明図で
ある。
ある。
【図３】図１に示す電圧指令演算手段内のモータ回転数
・トルクテーブルの説明図である。
・トルクテーブルの説明図である。
【図４】図１に示す電圧指令演算手段の出力可変電圧指
令の説明図である。
令の説明図である。
【図５】従来のトルクモータの巻取制御装置の構成図で
ある。
ある。
【図６】従来のトルクモータの巻取制御装置で使用する
モータ特性を示す図である。
モータ特性を示す図である。
【図７】従来のトルクモータ自身の速度−トルク特性を
示す図である。
示す図である。
１ トルクモータの巻取制御装置 ２ 電圧指令演算手段 ２Ａ トルク指令更新手段 ２Ｂ モータトルクＴｎ算出手段 ３ ロール ４ トルクモータ ５ ドライバ ６ ギア・ボックス ７ ＰＨＯＴＯセンサ ８ 径演算部 ９ 乗算回路 １０ 除算回路 １１ 張力検出器 １２ 張力設定部 １３、１４ 加算回路 １５ 乗算回路（張力分トルク出力） １６ 速度センサ １７ パルスアンプ １８ サンプリング １９ ライン速度Ｖｓ検出 ２０ トルクパターン（１）部 ２１ トルクパターン（２）部
Claims (5)
- 【請求項１】 モータドライバへ出力する電圧指令Ｖ’
を演算する電圧指令演算手段を有するトルクモータの巻
取制御装置において、 張力制御に必要な張力分トルクＴｆと、加減速に必要な
加減速トルクＴａｄと、メカロスを考慮したメカロスト
ルクＴｍｅｃとを加算して巻き取りロール径Ｄに応じた
更新トルク指令Ｔ’とするトルク指令更新手段を有し、 該トルク指令更新手段の更新トルク指令Ｔ’を前記電圧
指令演算手段へ出力することを特徴とするトルクモータ
の巻取制御装置。 - 【請求項２】 モータドライバへ出力する該電圧指令
Ｖ’を演算する電圧指令演算手段を有するトルクモータ
の巻取制御装置において、 モータ回転数に応じたモータトルクＴｎを換算出力する
ためのモータ回転数・トルクテーブルと、 現在の巻き取りロール径Ｄとモータ回転数Ｎを算出し、
かつ、前記モータ回転数・トルクテーブルより前記モー
タ回転数Ｎに応じたモータトルクＴｎを換算出力するモ
ータトルクＴｎ算出手段と、 を有し、 該モータトルクＴｎ算出手段のモータトルクＴｎを前記
電圧指令演算手段へ出力することを特徴とするトルクモ
ータの巻取制御装置。 - 【請求項３】 前記トルクモータの巻取制御装置におい
て、 前記モータ回転数・トルクテーブルは、トルクモータ自
身の速度・トルク特性より回転数とトルクの換算表とし
て作成することを特徴とする請求項２記載のトルクモー
タの巻取制御装置。 - 【請求項４】 前記トルクモータの巻取制御装置におい
て、 前記モータトルク算出手段は、ライン速度検出用センサ
の出力パルスとロールの回転数を検出するＰＨＯＴＯセ
ンサによりライン速度Ｖｓと現在の巻き取りロール径Ｄ
を求めてモータ回転数Ｎを算出することを特徴とする請
求項２記載のトルクモータの巻取制御装置。 - 【請求項５】 前記トルクモータの巻取制御装置におい
て、 前記電圧指令演算手段は、 請求項１記載のトルク指令更新手段の更新トルク指令
Ｔ’と、請求項２記載のモータトルクＴｎ算出手段より
求めたモータトルクＴｎと、使用モータの定格電圧Ｖ10
0 と、（１）式より、 Ｖ’＝｛（Ｔｎ／Ｔ’）の平方根｝×Ｖ100 （Ｖ） ・・・（１） 出力可変電圧指令Ｖ’を算出することを特徴とするトル
クモータの巻取制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277358A JPH11122982A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | トルクモータの巻取制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277358A JPH11122982A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | トルクモータの巻取制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122982A true JPH11122982A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17582419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9277358A Pending JPH11122982A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | トルクモータの巻取制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11122982A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009118643A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Endo Kogyo Kk | リール装置の駆動制御装置および駆動制御方法 |
| JP2013147701A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 長尺帯状体の搬送制御方法と長尺帯状体の表面処理方法 |
| JP2016079021A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 張力制御装置 |
| JP2017013977A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 学習型張力制御装置 |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9277358A patent/JPH11122982A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009118643A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Endo Kogyo Kk | リール装置の駆動制御装置および駆動制御方法 |
| JP2013147701A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 長尺帯状体の搬送制御方法と長尺帯状体の表面処理方法 |
| JP2016079021A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 張力制御装置 |
| JP2017013977A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 学習型張力制御装置 |
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