JPS5979307A - ワニス装置の温度制御方式 - 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】 本発明はワニス装置の制御方式に関し、特に装置内の温
度のような制御追が１変数であるワニス装置の制御方式
に係わる。

従来から、銅線、アルミ線などに絶縁塗料を焼き付けて
、電動モータ等に用いる絶縁′屯＃＄ケ製造するだめの
熱風循環式エナメル線焼付炉が知られている。この焼付
炉は、炉に送給される′電線に予じめ塗イ」烙れている
焼付用ワニス（例えばエステル系、ホルマリ系例脂）の
溶剤を、１友数のダンパーを介して循環、供給きれる高
温ガスにより燃焼させ焼付ける炉である。そしてこの炉
に付属するワニス装置によりワニスを塗付し、再び焼付
炉によって焼付けるという工程を複数回繰り返えすこと
によりイセ上がり外径の均一なエナメル線を得ていた。

この工程において、エナメル縁の仕上がり外径を均一に
するには、ワニス装置におけるワニス塗付時のワニス温
度を常に一定に制御しなければならない。従来、行なわ
れているワニス装置内のワニス昌度の制御方法は、ワニ
ス塗付装置内に設けた加熱装置のヒータをＰ■Ｄ制御す
ることによって行なわれているが、加熱部周辺と、加熱
部周辺以外の部分との間に温度分布のばらつきが生じ、
ワニスの正常な塗布が行なわれず、従ってエナメル源の
仕−ヒがり外径が不均一になる。また、ワニス塗料装置
側にワニスタンクを設け、この・タンク内のワニスを加
熱する熱媒体の温度を温度調節計によって１ｌｌｌ定し
、熱媒体の温度を加熱ヒータｉ　ＰＩＩ）制御する方法
が行なわれている。す力わち、第一図に示すように、ワ
ニス装置１はエナメル縁焼付炉から送給される電線上に
ワニス２を塗付するワニス塗付装置３と、この装置３と
連通するタンク４内のワニス５を循環させるバイブロお
よびポンプ７と、タンク４内のワニス５を所定の温度に
保つため、タンク４の周囲に設けた熱媒体（水あるいは
油）８を加熱するヒータ９ケ内蔵する加熱炉１０とから
構成される。そして、ワニス２の温度Ｔ１　を常に一定
にしてワニスの粘度、重度等を調整してワニスを塗付装
置３とタンク４との間を矢示の方向に循環させ、ワニス
２を′［ａ線に塗料している。ワニスの温度制御は、塗
付装置３内のワニス２の温度Ｔ１　を熱電対１１により
、タンク４内のワニス５の温度Ｔ２　’に熱電対１２に
よシ、熱媒体８の温度Ｔ３を熱電対１３によりそれぞれ
検出し、（温度Ｔ、が常時一定と在るように）熱媒体８
を加熱するヒーター９ｉＰＬ１）制ｆｉｌｌしている。

一般にこのような方法では、熱媒体８の温度′ｌ″３は
正確に制御できても、ワニス５の温度′１゛２は外部の
条件（例えば夏冬の温度差）等によって異なり、当然な
がらワニス２の凋匿′１゛１は、一定とは々らない。

そのため一般的には、′ｒ、やＴ２の温度を測定しなか
らＴ３温度の設定条件を変化させて、熱媒体内のヒータ
を制御することになる。しかしこの方法では、ｌｌｌ３
の設定を手動で行うか、あるいはＣＰＬＩ　で自動設定
しても、温度＋［Ｉ　を常時安定して一定に制御するこ
とは難しい。

又ワニス２の温度Ｔ１によって熱媒体のヒータを制御す
ることは、熱の伝導時間の差などに遅れが生じ、温度Ｉ
Ｐ３が異常に上昇して、温度Ｔｖ１を正確に設定するこ
とは難しい。その結果、エナメル線の、仕上がり外部が
不均一になる。また、塗付略れる電線のｉｆ阜径は０２
〜２　Ｈｒｍφ程度の多種におよぶ。従ってワニス装置
１に送給される謙速は線径ニよって異なり、しかもワニ
スの種類によっても異なる。つまり、このような事情の
下でのＰＩＤ制御法は扇度Ｔ３を正確に制御できても湿
度Ｔ２、温度′「１を制御できない。また外部の条件等
により温度Ｔ２　、温度Ｔ３が左右され、温度１［、を
一定値に調節することができない等の難点を相伴してい
た。

すなわち多数の測定量のうち、１つの操作量に最も直接
に遅れが少なく影響する測定量を制御することは容易だ
が、多数の測定量の内、操作量の影響が最も小さく、か
つ遅れて影響する測定量を制ｆｉＸＩＪ＆として制御す
ることは、従来の方法では非常に内締であった。

また、このような１つの制御量と多数の操作量の相関関
係で、上述のようなＰｌｌ）制御による制御方式では制
御量（塗付装置３における温度）の安定性が悪く、かつ
応答性に劣るという難点があった。

従って、本発明の主目的は、ワニス装置の湿度制御を行
なうにあたり、塗付装置ばの扇度のような制御量を含む
測定量の検出要素によシ、塗付装置の温度が所望の値（
設定目標値）になるように操作量で、ちるヒーター９の
加熱温度を同時に、かつ自動的に１ｈ１］御するワニス
装置の侶匿制御方式（系）を提供することである。

本発明の池の目的は、かがる方式において安定性および
（または）応答性の一段と向上した制御手段ケ提供する
ことでめる。

以下、本発明によるワニス装置の制御方式を１フエス塗
付装置ｄの湿度制御に適用した実施例につき図面にもと
づき詳述する。

先ず本実施例では、第１図に示すヒータ９によりタンク
４内の温度が調節される。そして塗付装装置３、タンク
４、加熱炉１ｏにはそれぞれ熱電対１１．１２．１３が
設けである。そして各熱電対がらは出力信号（実線で示
す）が生起され、工／。

コントローラ１４を介してＣＰＵ゛１５（ヒューレット
パソカード社製）ＩＰ　１０００　Ｍシリーズ）へ供給
され、そこで演算、制御された信号が再びＩ１０コント
ローラ１４を介してヒータ９へ印加される（点！ひメで
示す）。

次に、このような制御方式について第２図にもとづき詳
述する。

同方式において、制御対象であるワニス装置１の制御量
（塗付装置３における温度） Ｙ−Ｙ。

を含む複数の測定量（塗付装置３、タンク４、加熱炉１
０における温度） １ によって変動する場合に、該制御量がその目標値ＹＲ＝
　ＹＲ。

に調節されるように操作量を制御せんとするものである
。

制御量Ｙ１は引出し点２ｏから引き出されて目標値ＹＲ
，の差引き点２１へそれぞれ接続され、制御数と目標値
との差 Ｙ、　−ＹＲ，−６１ を倚ている。

この差ε、は演算要ＸＣに印加される。要素ＣはＣ＋＋
で、 ＣＩ＋　’ε、＝Ｕ’ｃ。

の操作変数Ｕ’ｃ、を線形処理により与えるものである
。これらの操作変数は積分器■１　に印那され、積分動
作が遂行されてＵｃ、として操作量Ｕ１に印加される。

このｉ［Ｊｃは、積分隈能が遂行される結果、次のよう
に表わされる。

Ｕｃ（ｔｌ　＝　Ｕｃ　（ｔ　　ｉ　）＋Ｃ＋＋・ε１
この積分動作とは、積分器による脚形の積分機能のみな
らず、積分１・徒能を含む、あるいはこれと類似する動
作を包含するものである。

また、積分動作には、動的補償を含捷せるようにしても
よい。

なお１．演算要素ＣＩ＋は制御対象としてのワニス装置
１を自動制御する前に、予じめその制御対象をモデルと
して最適制却理論と、目標値ＹＲ，を与えるときの、操
作変数Ｕ’ｃ、、操作量Ｕｌ、制御量￥１〜￥３の挙動
のシュミレーンヨ／により求め、最も適切に定められる
ものである（ゞゝＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓ
ｉｇｎ　　ｆｏｒ　Ｆｕｒｎａｃｅ　ｂｙ　Ｕｓｉｎｇ
　ＣＡｉ）　”ｂｙｔ（、Ｆｕｒｕｔａ　ｅｔ　ａｌ　
ａｔ　ｔｈｅ　ＩＦＡＣＳｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎｔｈ
ｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　
ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ　、　Ｄｅｌ
ｈｉ　、　５ｅｓｓｉｏｎ　２０．１９８２参照）。

また、引出し点２０は、フィードバック要素Ｆを介して
差引き点２２に接続されている。これシζより、制御量
Ｙ１を含む測定量Ｙ１〜Ｙ３にフィードバック動作が線
形処理により遂行され操作量Ｕ＋へ減算的に印加される
。このフ・ｒ−ドパツク動作には、動的補償を含ませる
ようにしてもよい。フィードバックの出力ＵＦは、 である。なお［１２゜＋　Ｆ２１　Ｆ　３１　］も前述
の峡適制御理論と、／ユミレー／ヨノとにより予じめ求
められるものである。

史に、引出し点２３はフィードフォワード要素Ｎを介し
て加合せ点２２へ接続されている。これにより、目標値
）′Ｒ１にフィードフォワード動作すなわち比例動作〃
・線形処理により遂行さ；１ｔて操作ｒｆｔＪ＋へ加算
的に印加される。このフィードフォワード動作には、動
的補償を含ませるようにしてもよい。フィードフォワー
ドの出力Ｕｌ、Ｉ　ｉ：、ＵＮ　＝　ＵＮ、　＝　Ｎ、
、・ＹＲ。

である。この場合Ｎ１．は前述と同様最適制御理論ト、
／ユミレーショ／とによって予じめ求められるものであ
る。

このように、操作量Ｕには、３種類の操作入力が供給さ
れる結県、最終的には操作慮りは次のようになる。

Ｕ　二Ｕｃ−ＵＦ＋ＵＮ 操作量へ供給されるこれらの和出力 Ｕｃ−ｔＪＦ＋ＵＮ が所定の範囲を越えるときに、前記積分動作を停止させ
るＩＪ　ミッタＬが操作ラインに介在されている（第２
図）。

第２図において、点線で囲む部分はＣＰＵを表わし、目
標値ＹＲ，の入力インターフェースにｉｄＡ／１）変換
のだめの入出力装置Ｉ、１０−１、操作量Ｕ１の出力イ
ンターフェースにはＤ／Ａ変換のだめの入出力装置ｌ１
０−２．、制御量Ｙ、を含む測定量Ｙ、−Ｙ３の後向き
径路への入力インターフェースにはＡ／１）変換のだめ
の入出力装置ｆ、　、／　０−３が介在されている（第
２図う。

このように構成されてなる自動制御系は次のように動作
する。先ずワニス装置を働らかせて、積分動作の初期値
を設定する（第３図）。−恋いで、ＣＩ）（Ｊは目標値
ＹＲ，、制御量Ｙ１を含む測定量Ｙ１〜Ｙ３のデータを
読み取る。ＣＰＩＪの演算要素Ｃ１フィードバック要素
Ｆ１）・ｒ−ドフオワ〜ド要素Ｎはそれぞれ前述の値に
Ｑ゛仁ってその演算を遂行し、を計算する。

この際作置出力υｊ、所定の範囲内に維持されてｉ’ｊ
ｌｌ　ｆｌｌｌを１ｘる心安がある。このため、各操作
量出力値１ｄ、その範囲（（口るか否かが判断され、若
しもその範囲内にあるときは、積分動作を遂行し、範囲
を越えるときは、リミッタＬを介して出力せ）〜める（
第；ろ図）。

このようにして、各操作変数Ｕ　／ｃ、は積分器■１が
働き、積分動作が遂行されて ＬＪｃ（ｔｌ−ＬＪｃ　（ｔ　−１）　＋Ｕ’ｃ。

の積分出力を生ずる。

このような機能を導入すれば、本実施１９１１のように
操作量としての例えばヒータ９の加熱ｉ高度７５；所定
の範囲内であるにもかかわらず、動作開始時７５）ら、
積分動作を遂行すれば、当初は操作量と目標値との差ε
、が大きいので、加熱温度が異常に一巳昇するという不
都合な操作量信号を発生するということが回避される。

こうして、積分器は目Ａ票１直と怜１１（卸量σ）漉ε
−ＹＲ，−Ｙ。

が零になるまで積分動作を繰返し、制御量が目標値に可
及的に接近するように制御ループるものである。

而して、操作量Ｕ ＬＪ　＝　ｔＪｃ　−　ＵＦ　＋　ｔＪＮが計算され、
制御対象１へ出力される。

この場合、フ・１−ドパツク安累Ｆのフ・ｆ−トノくツ
ク出力ＵＦは、制御系の固有の特性を安定化さ？る機能
をもつものである。

一方、フィードフォワード要素Ｎの出力ＵＮは、目標値
ＹＲ，に制（＋ｆ１１４　Ｙ，が迅速に接近するように
一七の立上りを早めるもので、特に装置の動作開始時に
大きな効果を有する。この要素Ｎにより制御系の応答性
（レスポンスンは一段と向上する。

と、次のサンプリングまで所定時間遅延させ、再ひ次の
動作が繰返される。

上記実施例において、制御量、目標値は１個、操作ｆ数
、操作量は１個、測定量は３個の場合について説明した
が、それぞれ　９ζ！ −一出抽正の整数　　　　−　　の場合にも、本発明は
等しく適用できるものである。

以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、
＾制御対象としてのワニス装置の、例えは温度のような
制（財）祉を含む測足量が例えばヒータによる加熱量等
の操作量によって変動する場合に、制（ｊ４１量をその
目標値に調節されるように操作量を制御するにわたり、
制御量と目標値の差から得られる操作変数に積分動作を
遂行して各操作量に印加するようにしたから、操作量が
相互にかつ独立して機能を遂行し、、制御量が目標値に
接近するように制御される。

また、この制御系に、フィードフォワード動作および（
または）フィードバック動作を遂行させることにより、
レスポンスが向上し、安定性が増大する。

従って、本発明によれば従来方法に比べ、塗付装置内の
温度精度が大幅に向上して、エナメル線・焼付が安定し
て行なうことができ、外径の変動等の問題が解決できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御対象としてのワニス装置の説明図、第２図
は該制御対象へ本発明を適用した自動制ｉ卸方式のブロ
ックダイヤグラム、第３図は該方式の動作フローチャー
トを示す。 １・・・・・・・・・ワニス装置 Ｙ，・・・・・・・制御ｔ（ Ｙ１〜Ｙ３・・・測定量 Ｕｌ　　・・・・・・操作量 ＹＲ，・・・・・・・目標値 ε１　・・・・・・制御−はと目標値の差ＩＪ　′ｃ　
・・・・・・・・操作変数代理人　弁理士　　守　谷　
−雄 牛　ｌ　図 １４　　　　　　７υ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 を含む複数の、ｉ］り定量 が、例えｔよヒータによる加熱量のような許ナヶ操によ
   つ−Ｃ変動する場合に、前記制御量がその目標に調ｉ！
   ｒｉされるように前記操作量を制御するにあたり、前記
   制御量と前記目標値の差 から得られる操作変数 を操作量とすることを特徴としたワニス装置の〈″晶度
   制＠１方式。 ２、前記制御量を含む複数個の゛ｄ１１１定蹟を前記操
   作量へ印加することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のワニス装置の温度制御方式。 ３．前記口（票値にフィードフォワード動作を遂を前記
   操作量へ印加することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のワニス装置の温度制御方式。 ４、前記操作量へ供給される、前記出力Ｕｃ　−前記出
   力ＵＦ＋前記出力ＵＮの和出力が所定の範囲を越えると
   きに、前記積分動作を停止させることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載のワニス装置の温度制御方式。 ５、前記測定量に応じて前記積分動作の初期値を設定す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または２４２
   項記載のワニス装置のｔ高度制御方式。 ６、前記操作変数および前記積分動作は線形処理によっ
   て得ちれることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のワニス装置の温度制御方式。 ７、Ｏｔｔ記操作変数は動的補償を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のワニス装置の温度制御方
   式。 ８、　前記フィードバック動作は線形処理によって得ら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のワニ
   ス装置の温度制御方式。 ９、　前記フィードバック動作は動的補償を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のワニス装置の温
   度制御方式。 １０、前記フィードフォワード動作は線形処理によって
   得られることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   ワニス装置の温度制御方式。 １１、前記フィードフォワード動作は動的補償を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のワニス装置
   の温度制御方式。