JPS5817052A - リ−ル駆動電動機の制御装置 - 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】 この発明は、材料を巻取り、又は巻戻す巻取り模又は巻
戻し機を所定の速度で駆動するリール駆動用電動機の制
御装置に関する０ 従来、リール駆動用電動機の制御には、巻取り又は巻戻
しされる材料の張力を一定に確保するために、コイル最
小径（コイル内径）と最大径の比を界磁範囲にもたせた
直流電動機を使用する方式が採用されている。すなわち
、一定とすべき材料張力をＦとすると、 Ｆ＝工　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・（
１）但し、Ｔは電動機のトルク Ｄはコイル径 となり、又、電動機のトルクＴには Ｔ＝［臣工　　　　　　　　　　　・・・・・・・（２
）但し、Ｋは定数 亜は界磁磁束 工は電機子電流 なる関係があり、電動機の界磁をコイル径に従って調整
することによって材料に加わる張力を一定制御するよう
Ｋしたものである。

しかしながら、大型コイルを処理する高速ラインが要求
されている現在では、コイル最小径（コイル内径）と最
大径との比を界磁範囲にもたせることは、直流電動機の
ワク番をいたずらに大きくしてしまい、又界磁用電源を
構成する整流装置の整流上にも難点があった。

この発明は、上記のような不具合に鑑みてなされたもの
であり、電動機の界磁範囲を越える制御が要求されるコ
イル径の材料に対しても、一定張力のもとに所定速度で
巻取り、又は巻戻しし得るリール駆動電動機の制御装置
を提供することを目的としている。

第１図は、この発明を適用した場合のリール駆動直流電
動機の主回路電流工、界磁磁束互、電動機回転数Ｎ及び
コイル径りの関係を示している。

ここで、ＤＯはコイル内径、ＤＭけコイル最大外径、Ｄ
Ｉは電動機定格の最底回転数時におけるコイル径である
。

従来装置では、コイル径がＤＭからＤＩρ範囲でのみ制
御可能であったが、本発明ではＤＭからＤＯの範囲まで
可能にしている。

第１図に示す通り、本発明の制御方式は界磁磁束歪を、
コイル径がＤＭからＤＩへ移り変わる聞はコイル径に比
例させ、ＤＩからＤＯへ移り変わる間は弱め界磁で一定
値に制御する０他方主回路電流工はコイル径がＤＭから
ＤＩへ移り変わる間は張力設定値に比例した一定値に制
御しており、ＤＩから加へ移り変わる間はコイル径に比
例した値に制御する。

このことは、リール駆動電動機を定出力、即ち電動機主
回路電流と逆起電力の積を一定に制御する原理の延長で
あり、従来のライン速度に電動機逆起電力を比例させ張
力設定値に主回路電流を比例させる制御方式の改曳であ
る。

さて、第２図に本発明の一実施例をブロック図で示して
いる。図において、（１）は巻取られる材料、（２）は
ローニア　、　（３）は材料（１）を巻取る巻取機、（
４）はこの巻取機を駆動するリール駆動電動機、（５）
はこの電動機の界磁巻線、（６）は材料張力Ｐを設定す
る設定器、（ηはテーパ張力設定回路、（８）、（９）
は乗算器、（１０）、（１１）はゲインチェンジャ、（
１２）　、　（１３）は加算器、（１４）は加算器（１
２）の出力に応じた電流信号を発生する電流制御回路、
（１５）はこの電流制御回路の発生する電流信号に応じ
た電流を電動機（４）の主回路へ供給する主回路電源装
置、（１６）はこの主回路電源装置から供給される電流
を変成し、上記加算器（１２）へフィードバックする変
流器、（１７）は増幅器、（１８）は界磁巻線（５）へ
界磁電流を供給する界磁電線装置、（１９）はこの界磁
電源装置から供給される界磁電流を変成する変流器、（
２０）は界磁の磁束飽和特性を模擬した関数発生回路、
（２１）は電動機（４）に直結され、電動機（４）の回
転数に比例した信号を発生する回転発電機、（２２）は
ローラ（２）に直結され、材料（１）の速度に比例した
信号を発生する速度発電機、（２３）　、（２４）は判
断計算回路、（２５）は回転発電機（２１）の出力を受
け、コイル径を導出する演算回路である。

即ち、電動機（４）の主回路電流（電機子電流）は、電
流制御回路（１４）により制御される主回路電源装置（
１５）により供給される。設定器（６ン（より設定され
た電動機（４）の設定張力は、テーパ張力設定回路（７
）により材料張力に応じた信号に変換され、さらに、乗
算器（８）により後述する判断計算回路（２３）の発生
する信号を乗算され、ゲインチェンジャ（１０）及び加
算器（１２）を介して電流制御回路（１４）に供給され
る。電流制御回路（１４）は、ゲインチェンジャ（１０
）及び加算器（１２）を介して供給される信号に従って
主回路電源装置（１５）の出力を制御し、電動機（４）
Ｋ所定の出力を供給せしめる。又、主回路電源装置（１
５）の出力は、変流１！　（１６）により変成され、加
算器（１２）へフィードパンクされている。

他方、電動機（４）の逆起電力は、電動機（４）の界磁
巻線（５）に流れる界磁電流を界磁電源装置（１８）、
増ＩｔＱｉ器（ｔ７）、ゲインチェンジャ（１１）及び
関数発生回路（２０）により乗算器（９）の出力に応じ
て制御されている。関数発生回路（２０）の機能は、界
磁電流と磁束の飽和特性を模擬している。

この発明の最も特徴とするところは、図中にボす判断計
算回路（２３）　、（２４）及び演算回路（２５）を設
けた点であり、それぞれ、第３図及び第４図にそれらの
詳細を示している。

先ず、判断計算回路（２３）及び（２４）の機能は、材
料（１）の速度Ｓを検出する速度発電機（２２）及び電
動機（４）の回転数を検出する回転発電機（２１）によ
り、材料速度（ライン速度）Ｓ及び電動機回転数Ｎを入
力し、定数ａｎ（ライン最高速度）及びＮＢ（電動機の
定格最底回転数）により判断と計算を行う。

判断条件は、次の２つのケースに分れる。

第１１７）ケースＢｎ−Ｎ＜Ｂ−ＮＢ−−−−−−−（
３）第２のケース　　Ｂｎ−Ｎｉ２・ＮＢ　　　・・曲
・（４）又、判断計算回路（２３）の機能は第１のケー
スでＲ−Ｎ け。、ＮＢを計算して出力し、第２のケースでＩ／′ｉ
１を出力する。判断計算回路（２４）の機能は、第１の
ケースでけ１を出力し、第２のケースでは□　　−ＮＢ を演算し、出力する。

上記判断条件の（３）式、（４）式は次のように変形す
ることかできる。

Ｂ　　　　　　　　　　　　　　ＳＲ Ｄに−及び　Ｄｌに五より 第１のケース　　ＤＩ＜Ｄ　　　　　・・・・・・・（
５）第２のケース　　Ｄｌ≧Ｄ　　　　叫・・・（６）
となる。

又、演算装置（２５）の機能は、第４図に示すとおり、
回転発電機（２１）からの発電機回転数Ｎを人力し、コ
イル径りを導出する。

Ｄ　＝　Ｄｏ＋２ｈＪＮｄｔ　　　　　　　　　　　・
・中・・（η但し、ＤＯはコイル内径 りは材料の厚さ 結局、このコイル外径りと設定器（６）の張力設定値Ｆ
及び判断計算回路（２３）の出力を乗算した値に従って
電動機（４）の主回路電流が制御される。又、演算装置
（２５）の出力（コイル外径Ｄ）と判断計算回路（２４
）の出力を乗算した値に従って電動機界磁磁束を制御し
ている。

すなわち、本発明の制御装置にあっては、主回路電流工
を、コイル径がＤＩからＤＭへ移り変わる間は張力設定
値に比例した一定値に制御し、ＤＯからＤＩへ移り変わ
る闇はコイル径に比例した値に制御する。又、界磁磁束
ｉを、コイル径がＤＩからＤＭへ移り変わる間はコイル
径に比例させ、ＤＯからＤＩへ移り変わる間は弱め界磁
で一定値に制御する。

ここで、第１図のコイル径ＤｔからＤＯの範囲でのコイ
ル径に比例させた電流の増加分は、電動機の容量増加と
なる。このために第２図に示すテーパ張力設定回路が設
けられる。テーパ張力設定回路の機能は、設定器（６）
よりの設定値をコイル径ＤＯから珈の間の範囲でテーパ
値に変えるものであり、巻太 コイル径が小さいときＫは張力が大きく、鴎るに従って
張力を減少させている。

なお、上記実施例の説明では、材料（１）を巻取る場合
について説明したか、巻戻す場合についても同様である
。

以上のように、この発明によれば材料速度Ｓ１電動機回
転数Ｎの信号を受け、これらの信号とライン最高速度Ｓ
Ｒ及び電動機の定格最底回転数ＮＢとｖｔ−Ｎ により演算を行い、１あるいは。、ＮＢなる出力を選択
的に発生する第１及び第２の判断計算回路を設け、電動
機の主回路電流指令に第１の判断計算回路の出力を乗算
した値に従って主回路電流を、界磁電流指令に第２の判
断計算回路の出力を乗算した値に従って界磁を制御する
ものとしている。

従って、電動機の制御範囲が拡大でき、従来のものに比
して、制御可能なコイル径の範囲を増大することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御装置の主回路電流と磁束の状
態変化をボす特性図、′ｊｆＪ２図は本発明の一実施例
の制御構成をボすグロック図、第３図は第２図にボす判
断計算回路の詳細を不ナグロツク図、第４図は第２図の
演算装置の詳細を示すブロック図である。 図において、（１）は材料、（３）は巻取機、（４）は
電動機、（６）は設定器、（７）はテーパ張力設定器、
（８）、（９）は乗算器、（１４）は電流制御回路、（
１５）は主回路電源装置、（１８）は界磁電源装置、（
２３）　、（２４）は判断計算回路、（２５）は演算装
置である。 なお、各図中同一符号は同一あるいは相当部分を示すも
のとする。 代　理　人　葛　野　　信、− 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 材料の張力を一定に保ちつつ、巻取りまたは巻戻される
   材料のコイル径を最大巻径から所定の最小巻径に断減調
   整するリール駆動電動機の制御装置において、上記電動
   機の回転数Ｎを検出する回転発電機、上記材料の走行速
   度Ｓを検出する速度発電機、この速度発電機及び上記回
   転発電機の出力を受け、これらの出力とライン最高速度
   ＳＲ及び電動機の定格最底回転数ＮＢにより演算を行い
   、ＩＲ−Ｎ あるいは８−ＮＢを選択的に出力する第１及び第２の判
   断計算回路、材料張力とコイル径とに応た信号を受け、
   所定の主回路電流指令を導出する張力設定回路、この張
   力設定回路の主回路電流指令と上記第１の判断計算回路
   の出力を乗算する乗算同号と上記第２の判断計算回路の
   出力とを乗算演算する乗算器、この乗算器の出力に従っ
   て上記電動機の界磁巻線に界磁電流を供給する界磁電源
   装置を備えたことを特徴とするリール駆動電動機の制御
   装置。