JPS6115583A - 最短加減速時間制御方式 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、複数の直列に配置されていて個別の電動機
で駆動される機械に長尺材を係合させて最短時間で所定
速度に到達するように制御する最短加減時間制御方式に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

負荷機械を駆動する電動機を、たとえば停止状態から所
望の速度まで上昇させるのに、長い時間をかけてゆつく
シ加速するのでは、機械の稼動率が低下するなどのこと
で好ましくない。しかしながらこれとは逆に極端に短い
時間で所望速度まで上昇させようとすると、電動機には
大電流が流れて焼損するなどの不都合を生ずる。そこで
従来は電動機の短時間定格トルクと連続定格トルクとの
差のトルクと、その電動機軸に換算されて予想される最
大慣性モーメント（たとえば巻取機ではコイル径によシ
慣性モーメントが変化するから、コイル径が最大のとき
の慣性モーメント）とによりその電動機の加減速時間を
決定していた。

圧延機や巻取９機のように複数の機械が直列に配置され
てこれらの機械は各個に備えられている電動機で駆動さ
れるようになっていて、たとえば長い金属板をこれらの
機械を通して運転する場合には、上述のようにして得ら
れる各電動機毎の加減速時間のうち、もつとも長い加減
速時間にあわせてこれらの機械を一斉に加減速するよう
にしている。

第４図は各個駆動圧延設備の配置図であって、巻戻し機
２に装着されてコイル状に巻かれている金属板などの長
尺材料１は矢印方向に移動し、圧延機３によシ圧延され
たのち巻取ｐｉｄ＆４によシコイル状に巻取られるので
あるが、巻戻し機２は巻戻し電動機２Ｍで、圧延機３は
圧延電動機３Ｍで、また巻取勺機４は巻取シミ動機４Ｍ
でそれぞれ別個に駆動されるようになっている。巻戻し
機２のコイルが零になるかあるいは巻取勺機４のコイル
径が所定の太さになるとこの圧延設備の運転を停止して
巻戻し機２に新しいコイルを装着するかあるいは巻取勺
機４のコイルを払い出して圧延運転を再開し、あるいは
圧延設備を逆転させて巻取勺機４のコイルを巻戻し機２
へ巻戻すなどの運転を行なうのであるが、一定速度での
圧延にくらべて加減速中の圧延精度は良くないので、前
述したような方法で加減速時間を定めると、この加減速
時間を短縮できないので、材料の歩留シが悪ぐなる。た
とえば圧延途中に何かの原因でこの圧延設備がいったん
停止したのち再始動するような場合、駆動電動機には余
力があって加減速時間を短縮できるにも拘らずそれがな
されないので歩留シが低下するばかシでなく、駆動電動
機の能力を十分に発揮していないという欠点がある。

第５図は各個駆動される巻取シ装置の配置図であって、
長尺材料１は図の左側から搬送されて来て、ルーパ１０
、プライドル２０，３０．４０を経て巻取勺機５０に巻
取られるのであるが、これらは各個に備えられている駆
動電動機１０Ｍ、　２０Ｍ、　３０Ｍ、４０Ｍ、５０Ｍ
によシ整合された速度で長尺材料１を搬送・巻取シして
いる。巻取勺機５０のコイル巻取シ径が所定寸法になれ
ば駆動電動機２０Ｍ。

３０Ｍ、４０Ｍ、５０Ｍは停止して巻取ったコイルを払
い出したのちこれら電動機の運転を再開する。しかしと
の間でもルーパ１０よシ前段の装置は停止されることな
く長尺材料１を供給しているので電動機１０Ｍで駆動さ
れるルーパ１０によシこの長尺材料１を貯蔵する。しか
しこのルーパ１０による貯蔵量は建屋寸法などから限界
があり、貯蔵量が限界に近づくと前段からの長尺材料１
の供給速度を低下させるのであるが、供給速度の低下は
当該長尺材料１の品質低下につながる。それ故巻取９コ
イルを払い出す場合に駆動電動機２０Ｍ、３０Ｍ。

４０Ｍ、５０Ｍを運転から停止までの減速時間と、コイ
ル払い出し完了後の停止から運転までの加速時間は極力
短いことが望ましいが、前述したような加減速時間決定
法ではルーパ１０の貯蔵能力を制限していることになる
ので不都合である。

〔発明の目的〕

この発明は、長尺材料で係合されている複数電動機の加
減速時間を、これら電動機に許容できる限度丑で短かく
することにより、機械設備の能力の限界を拡けるととも
に長尺材料の品質と歩留シ向上を図ることができる最短
加減速時間制御方式を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、各個に駆動電動機を備えた複数の機械を直
列に配置し、長尺材料をこれら機械を通過させるときに
、駆動電動機を加減速するときの加減速トルクを、運転
中の諸量から、あるいは負荷設定器からの負荷トルクと
既知の電動機短時間定格トルクから算出し、既知あるい
は運転中の諸量から得られる電動機軸換算慣性モーメン
トと前述の加減速トルクによシ当該電動機の最短加減速
時間を求め、各電動機のこれら加減速時間のうちで最長
の時間を共通の加減速時間として電動機の加減速に使用
することによシ、装置全体を常時許容できる最短時間で
加減速しようとするものである。

〔発明の実施例〕 第１図は本発明の実施例を示すもので巻取り装置の制御
ブロック図であって、この第１図によシ本発明の詳細を
以下に説明する。

第１図において巻取り装置の前段すなわち同図の左側か
ら送シ込まれて来る長尺材料１はルーパ１０と第１プラ
イドル２０．第２プライドル３０、第３プライドル４０
を経て巻取９機５０に巻きとられるようになっているが
、これらの機械はそれぞれ別個の直流電動機によシ駆動
されるようになっておシ、これらの直流電動機のトルク
と速度を制御することによシ長尺材料１を所望速度で搬
送し巻取るようになっている０たとえばルーパ１０につ
いて説明するならば界磁電流制御装ｆｉＭ１３Ｆからの
制御信号によシ界磁サイリスタ変換器１２Ｆは直流電動
機界磁巻線１１Ｆに所定の界磁電流を与え、電機子電流
制御装置１３は負荷設定器１４と速度調節器６３からの
信号を受けてサイリスタ変換器１２を制御して直流電動
機電機子１１に電流を供給し、ルーパ１０を所望速度で
駆動する。

第１プライドル２０、第２プライドル３０、第３プライ
ドル４０．巻取電機５０もルーパ１０と同様にそれぞれ
界磁電流制御装置２３Ｆ、　３３Ｆ、４３Ｆ。

５３Ｆと界磁サイリスタ変換器２２Ｆ、３２Ｆ、４２Ｆ
。

５２Ｆと直流電動機界磁巻線２１Ｆ、３１Ｆ、４１Ｆ、
５１Ｆと電機子電流制御装置２３．３３，４３．５３と
サイリスタ変換器２２，３２，４２．５２と直流電動機
電機子２１．３１，４１．５１を備えてそれぞれの機械
を所望速度で駆動するのであるが、その動作はルーパ１
０の場合と同じである。

第１図に示す巻取り装置では第２プライドル３０をマス
クプライドルとし、これを駆動する直流電動機がマスク
電動機となる。長尺材料１の搬送速度は搬送速度設定器
６０により設定され、ここからの速度設定信号は加減速
度演算器６２によ多所定の変化率の速度信号（すなわち
加減速度信号）となって、マスク電動機の速度を検出す
る速度発電機３６の出力信号とともに速度調節器６３に
入力される。それ故全電動機を加減速度演算器６２が定
める加減速度で加速または減速させるのに必要な加減速
電機子電流信号工Ａはこの速度調節器６３の出力として
得られる。さらにマスク電動機の負荷トルクに対応する
電機子電流の設定は負荷トルク状態観測器６４の出力か
ら得られるので、この負荷トルク状態観測器６４の出力
信号と前述の速度調節器６３の出力信号工Ａとを電機子
電流制御装置３３に入力させれば、マスク電動機の電機
子３１に所要の加減速電流が供給〜されること・になる
。

上述の速度調節器６３から出力される加減速電機子電流
信号ＩＡはルーパ１０にあっては負荷設定器１４の設定
信号および前段の加減速電機子電流信号ＩＢとともに電
機子電流制御装置１３に入力され、第１プライドル２０
と第３プライドル４０にあっては加減速電機子電流信号
ＩＡと負荷設定器２４゜４４０設定信号とが電機子電流
制御装置２３．４３に入力され、巻取り機５０にあって
は加減速電機子電流信号工Ａは乗算器６６によシ巻取シ
コイル径に対応した電流信号に変換され、負荷設定器５
４の設定信号とともに電機子電流制御装置５３に入力さ
れることによシ、全電動機は同じタイミングで加減速ト
ルクを得ることができる。

この加減速トルクは加減速度演算器６２の加減速時間を
設定することにより決定される。すなわちルーパ１０、
第１プライドル２０、第３プライドル４０、巻取電機５
０を駆動するそれぞれの電動機用に加減速時間演算器１
５，２５，４５．５５が備えられていて、ここから出力
される最短加減速時間は優先回路６１に入力され、この
優先回路６１は入力される最短加減速時間のうちの最大
時間を選択してこれを加減速時間設定値ｔａとして加減
速度演算器６２に出力するので、上述の加減速トルクは
この加減速時間設定値ｔａにより決定されることとなる
。

第２図は本発明にもとづき加減速時間を設定するブロッ
ク図であって第１図に示す実施例の部分図でもある。こ
の第２図においてルーパ１ｏを駆動する電動機用の加減
速時間演算器１５は最大トルク演算器７１と最短加減速
時間演算器７２とで構成され、ておシ、最大トルク演算
器７１には当該駆動電動機にとって既知である電動機短
時間定格容量ｐＨと当該電動機速度あるいは長尺材料１
の搬送速度Ｎ□１とが入力され、この両人力からはその
時点に対応して電動機が出力することができる最大トル
クが得られるので、これを最短加減速時間演算器７２に
与える。この最短加減速時間演算器７２にはその時点に
おける負荷トルクＴ１□が負荷設定器１４からあるいは
この負荷設定器の代シに別途設けられる負荷トルク状態
観測器から入力され、さらに当該電動機軸に換算される
既知の慣性そ−メントＧ１１が入力されるのであるが、
巻取り機５０のようにコイル径の変化とともに慣性モー
メントが変化するものは、たとえば第１図に示す６５な
る慣性モーメント演算器からの出力信号を使用する。最
短加減速時間演算器７２はこれらの入力信号から最短加
減速時間ｈｌを演算し、この最短加減速時間ｔ１□が加
減速時間演算器１５の出力信号となって優先回路６１に
与えられる。

図示と説明は省略するが他の加減速時間演算器２５．４
５．５５も同様の入力信号から同様の演算を行なって、
それぞれが最短加減速時間ｔ２１＋ｔ４１＋ｔ５□を優
先回路６１に出力する。優先回路６１は入力されるｔ１
□、ｔ２□、ｔ４□、ｔ、１なる最短加減速時間のうち
最長時間のものを選択してこれを加減速時間設定値ｔａ
として出力することは既に説明したとおりである。

第３図は本発明にもとづく負荷トルク状態観測器６４の
動作を説明するブロック図であって、第２プライドル（
すなわちマスクプライドル）３０とこれを駆動する電動
機の場合である。

第３図において搬送速度設定器６０で設定される速度設
定信号と、電機子３１に結合されている速度発電機３６
から得られる速度実際値信号Ｎとは速度調節器６３に入
力され、この速度調節器６３出力信号と、電流検出器３
７からの電流実際値信号１ａと負荷トルク状態観測器６
４からの電機子電流推定値工“とが電機子電流制御装置
３３に入力され、これからの出力信号をサイリスタ変換
器３２に与えて交流電源３８からの交流電力を所望の直
流電力に変換して直流電動機電機子３１に与えることに
よシ第２プライドル３０を駆動し、長尺材料１を矢印方
向に搬送する。ここで３１Ｆは直流電動機界磁巻線であ
る。

負荷ｔルク状態観測６４は速度発電機３６からの電動機
速度実際値Ｎ、電流検出器３７から電流実際値工ａが与
えられ、この速度実際値Ｎは関数発生器８７によシ界磁
磁束Φの逆数１／Φを得る。除算器８５はこの１μと電
流実際値Ｉａから電動機トルク実際値Ｔを得る（トルク
実際値Ｔは電流実際値Ｉａと磁束Φとの積に比例する）
。この電動機トルク実際値Ｔと速度実際値Ｎとによシミ
動機負荷トルク推定値Ｔ１がシミュレートされるのであ
るが、この負荷トルク推定値’ｆ＋と界磁磁束の逆数し
＠とは乗算器８６によシミ動機負荷トルクに対応する電
動機電機子電流推定工”を算出しくＩ”はＴ”と１バと
の積に比例する）、この電機子電流推定値工１を前述し
たように電機子電流制御装置３３に与えている。

またこの負荷トルク状態観測器６４は比例要素８１およ
び８２と積分要素８３および８４を含んでおり、積分要
素８３は電動機トルク変化から電動機速度実際値変化に
対応する積分時間を有する。

この積分要素８３にはトルク実際値Ｔと負荷トルク推定
値Ｔ１との差が入力されることにより、電動　。

機速度推定値Ｎ１がシミュレートされて出力される。

また電動機負荷トルク推定値Ｔ″′をシミュレートする
ために積分要素８４には速度実際値Ｎと速度推定値Ｎ”
との差が入力されてＮ＝Ｎ”となるまで負荷トルク推定
値Ｔ“は変化しつづけ、Ｎ＝Ｎ″となったときこの負荷
トルク推定値Ｔ１の値は実際の電動機負荷トルクと一致
する。

上述のようなシミュレーション回路動作では、常に制御
対象の動作に合わせて速度推定値Ｎ”が速度実際値Ｎに
安定に追従できるようにしなければならないが、そのた
めに前述の積分要素８３の入力側には比例要素８２を、
また積分要素８４の入力側には比例要素８１を設けて、
これら積分要素８３．８４の入力値であるＮ−Ｎ″にし
かるべきゲインを付与してフィードバックさせている。

比例要素８１と８２で付与されるフィードバックゲイン
は当該負荷トルク状態観測器６４の特性方程式の係数に
関係するので、この値を適当なものにすることによシ、
負荷トルク状態観測器６４の応答を最適に調肢すること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、各個に駆動電動機を備えている複数
の機械を直列に配置し、これらの機械に長尺材料を通過
させることで各機械が係合されている状態で各電動機を
−斉に加減速させるときに、運転中の諸量あるいは負荷
設定器から得られる負荷トルクと、電動機の短時間定格
トルクと、電動機軸換算の慣性モーメントから各電動機
毎の最短加減速時間を求め、これらの最短加減速時間の
中の最長時間で全電動機を一斉に加減速するようにして
いるので、従来のように加減速時間が固定されることな
く、負荷を含めた電動機の運転状態から、その時点で最
適な加減速時間が得られる。それ故各電動機の能力を十
分に利用し、常にその時点で許容し得る最短加減速時間
で全電動機を加減速させるために、搬送する長尺材料の
品質向上と歩留シ向上を図ることができる。

さらに運転中の諸量から常に負荷トルクの状態を検出し
ていることから、当初予想していなかった負荷の不平衡
が発生しても、あるいは非常時に負荷分担が異常になっ
たときでも、その時点で最適な最短加減速時間で全電動
機を一斉に加減速することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すもので巻取９装誼の制御
ブロック図であシ、第２図は本発明にもとづき加減速時
間を設定するブロック図、第３図は本発明にもとづく負
荷状態観測器の動作を説明するブロック図である。第４
図は各個駆動圧延設備の配置図であり、第５図は各個駆
動される巻取シ装置の配置図である。 １・・・・・・長尺材料、２・・・・・・巻戻し機、３
・・・・・・圧延機、４・・・・・・巻取９機、１０・
・・・・・ルーパ、２０・・・・・・第１プライドル、
３０・・・・・・第２プライドル（マスクプライドル）
、４０・・・・・・第３プライドル、５０・・・・・・
巻取り機、１１．２１．３１．４１．５１・・・・・・
直流電動機電機子、１１Ｆ、　２１Ｆ、　３１Ｆ、　４
１Ｆ、　５１Ｆ・・・・・・直流電動機界磁巻線、１２
．２２．３２．４２．５２・・・・・・サイリスタ変換
器、１２Ｆ。 ２２Ｆ、　３２Ｆ、　４２Ｆ、　５２Ｆ・・・・・・界
磁サイリスタ変換器、１３、２３．３３．４３．５３・
・・・・・電機子電流制御装置、１３Ｆ、　２３Ｆ、　
３３Ｆ、　４３Ｆ、　５３Ｆ・・・・・・界磁電流制御
装置、１４、２４．４４．５４・・・・・・負荷設定器
、１５．２５．４５゜５５・・・・・・加減速時間演算
器、３６．５６・・・・・・速度発電演算器、６３・・
・・・・速度調節器、６４・・・・・・負荷トルク林態
観測器、６５・・・・・・慣性モーメント演算器、６６
・・・・・・乗算器、７１・・・・・・最大トルク演算
器、７２・・・・・・最短加減速時間演算器、８１．８
２・・・・・・比例要素、８３．８４・・・・・・積分
要素、８５・・・・・・除算器、８６・・団・乗算器、
８７・・・・・・関数発生器。 （七埋火弁理士　山　Ｉコ　　　息 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各個に駆動電動機を備えた複数の加工または搬送機械を
   直列に配置し、該各機械に長尺材料を係合させて運転す
   る装置において、前記駆動電動機運転中の諸量あるいは
   負荷設定器から得られる負荷トルクと、当該電動機に既
   知の短時間定格トルクと、既知あるいは運転中の諸量か
   ら得られる当該電動機軸換算全慣性モーメントから最短
   加減速時間を求め、前記各駆動電動機毎の最短加減速時
   間のうちの最長時間を前記各駆動電動機に共通に設定す
   る加減速時間とすることを特徴とする最短加減速時間制
   御方式。