JPS6129302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的にウエブをコイルに巻取る作
業で張力を制御する様に作用し得る電動機駆動装
置、更に具体的に云えば、この種の装置で、加速
並びに減速している時の装置の慣性効果を補償す
る様な装置に関する。

製紙及び金属圧延の様な多くの産業で、最終的
な作業の１つは、ウエブ材料を別の製造又は処理
の為に運搬し易くする為に、ウエブ材料をコイル
又はリールに巻取ることである。ウエブをコイル
に巻取る作業で使われるごく普通の１つの電動機
駆動装置は、電機子巻線及び界磁巻線の両方の励
磁を制御する様にした分巻直流電動機を使う。こ
ういう装置では、巻取リールに供給されるトルク
を制御することにより、ウエブの張力を制御す
る。このトルク制御は、電機子巻線の電流を制御
することによつて行うのが普通である。こういう
装置では、ウエブが正しくコイル状に巻取られ、
装置が加速又は減速する時に、伸びたり或いは切
れたりしない様に、装置の慣性に対する何等かの
形の補償を含めるのが普通である。

装置の２つの慣性が特に重要であることが知ら
れている。その１番目の慣性は、最終的なコイル
の最大半径に対する、コイルに巻取られたウエブ
材料の半径の比（Ｒ）の自乗に比例して変わる。
問題になる２番目の慣性は、ウエブ材料を除く装
置の他の可動部分によるものであり、これは比Ｒ
の自乗に反比例して変化する。数学的に云えば、
電機子電流に対する補償は次の様に表わされる。

Ｉ_A-CO＝K₁R²＋K₂／R² ………(1) こゝで項K₁及びK₂は装置の定数であり、数学
的に計算することは出来るが、普通は問題の特定
の装置に対し経験的な方法によつて導き出す。

従来の普通の方法では、上の式をそのまゝ電気
的に適用して、慣性の補償を行なつている。即
ち、最大半径を定め、次にウエブ材料の線速度
（linear speed）とコイル又はリールの回転速度
（rotational speed）との間の関係から、コイル
の瞬時的な実際の半径を決定する。この為には、
各々の部品に対してタコメータの様な適当な速度
測定装置が必要である。例えば、ウエブ送りロー
ラに１つのタコメータを付設し、コイルに別のタ
コメータを付設する。両者の相対的な速度を取出
し、２つの乗数K₁、K₂が判つていれば、上に挙
げた式(1)を純粋に電気的に実現したアナログ割算
器、掛算器及び加算器を使つて、補償電機子電流
Ｉ_A-COが導き出される。

この従来の装置は非常によく作用し、補償作用
は非常に正確である。この装置は適切に実現する
には非常に費用がかゝる。前に述べた様に、２つ
の速度測定装置が必要であり、前述の計算を行う
アナログ回路を使う為に非常に高価な装置にな
る。正確な計算並びに補償を行う為に必要な高級
な部品を使う時、特にそうである。

従つて、この発明の目的は、慣性を補償する形
式の正確で比較的低廉な電動機駆動装置を提供す
ることである。

別の目的は、電動機駆動形のコイル巻取装置
に、装置全体の慣性効果に対する補償回路を設け
ることである。

別の目的は、最小限の費用で許容し得る程度の
精度が得られる様な慣性補償を電動機駆動形コイ
ル巻取装置に設けることである。

別の目的は、ウエブ材料をコイルに巻取ること
に関連して、加速並びに減速の際の慣性効果を補
償する低廉で経済的な装置を提供することであ
る。

この発明では上記並びにその他の目的を達成す
る為、ウエブのコイルを駆動又は制御するのに、
別々に励磁し得る電機子巻線及び界磁巻線を持つ
直流分巻電動機を使う。ウエブ材料の線速度及び
電動機の電機子電圧に応答する第１の帰還ループ
を用いて、これらの２つの電動機パラメータの間
の関係を一定に保つ。ウエブの張力は電動機電機
子電流を制御することによつて制御する。この目
的の為、電機子電流を表わす信号を所望のウエブ
の張力を表わす基準値と比較する第２の帰還ルー
プを設けて、ウエブの張力を主に制御する。加速
並びに減速時に装置内の慣性効果を補償する補償
回路が、界磁巻線に関連した電動機トルクを表わ
す信号と共にウエブの線速度を表わす信号を用い
る。速度信号を使つて、装置が加速しているか減
速しているか或いは速度が一定のまゝであるかど
うかの表示を求め、トルク信号を経験的に導き出
した装置の定数と共に用いて、基本的な電機子電
流帰還制御を修正する為に使われる実際の補償信
号を発生する。

この発明は特許請求の範囲に具体的に記載して
あるが、この発明は以下図面について説明する所
から、更によく理解されよう。

第１図は従来技術と、この発明を全体的に表わ
すものとの両方を表わす制御装置全体を示してい
る。図示の様に、ウエブ材料１０を適当なリール
又はコイル１２に巻取る。遊動ロール１４をウエ
ブと接触する様に設け、ウエブは適当な電動機１
８から動力を受ける１対の駆動ローラ１６によつ
てコイル１２に送出される。コイル１２の回転
が、電機子巻線２２及び界磁巻線２４を持つ直流
分巻電動機２０によつて行われ且つ制御される。
電機子巻線２２には適当な電力変換装置３０から
電力が供給される。この電力変換装置３０が点弧
制御装置３２によつて制御されて、電機子巻線２
２に供給される電圧及び電流を制御する。装置３
０，３２が具体的にどういうものであるかはこの
発明にとつて重要でないが、典型的には電力変換
装置３０はサイリスタ６個の３相交流から直流へ
の整流器であつて、これが周知の位相制御方式で
動作する。この種の装置は、線３３から供給され
る入力信号の大きさに従つて、適当な位相制御装
置（例えば点弧制御装置３２）から、個別の整流
器に対する点弧パルスを受取る。線３３の信号を
どの様に取出すかは後で説明する。

同様に、点弧制御装置３６から制御信号を受取
る電力変換装置３４の様な適当な源から、界磁巻
線２４に電力が供給される。電力変換装置３４及
び制御装置３６は、夫々装置３０，３２と同様で
あつてよい。点弧制御装置３６が、線５０から、
界磁巻線２４に対する電力を制御する入力信号を
受取る。

線５０の信号は第１の制御帰還ループから来
る。この帰還ループが、装置３４，３６を通じ
て、界磁巻線に供給される電流を制御する様に作
用する。この目的の為、ウエブ材料１０の線速度
を決定する適当な手段を設ける。第１図では、こ
れが駆動ローラ１６を駆動する電動機１８に接続
されたタコメータ４０とてし示してある。タコメ
ータ４０の出力である信号Ｎ_Lが、図示の実施例
では、電動機１８の回転速度、従つてウエブ１０
の直線速度に比例する大きさを持つ電圧信号であ
る。信号Ｎ_Lが線４４を介して差動増幅器４６の
一方の入力に供給される。差動増幅器４６に対す
る２番目の入力は、電動機２０の電機子巻線２２
の電機子電圧（Ｖ_A）に比例する線４８からの信
号である。差動増幅器４６の出力が線５０の信号
である。

この第１の帰還ループの目的は、ウエブの線速
度に比例して電機子電圧を一定の関係に保つこと
である。その理由は以下述べる所から理解されよ
う。ウエブの張力を一定に保ちたい場合、ウエブ
の線速度が一定の時、装置の機械的な馬力に一定
の需要がある。このことから、電動機２０に供給
すべき電気的な馬力を予測することが出来、これ
は第１次近似では必要な機械的な馬力に等しい。
電気的な馬力を一定にしたいのであるから、電機
子電圧と電機子電流の積（即ちＶ_A・Ｉ_A）が一定
であることが必要である。この為、Ｖ_AをＮ_Lに比
例する様に保ち、Ｉ_Aを所望の張力に比例する様
に保てば、所定の関係が充たされる。この為、２
つの制御装置が必要である。電機子巻線２２に給
電する１個の制御装置では、Ｉ_A及びＶ_Aの両方を
独立に制御することは出来ないし、張力を制御す
る為に電機子電流を使おうとすれば、論理的に装
置３０を選択することになるので、界磁磁束（ψ
_F）を制御する界磁電流を通じて電機子電圧を制
御することが必要である。電動機の分野で周知の
様に、電動機が廻つている時、界磁電流を変えれ
ば、電機子電圧は、第１次近似では（I²R損失を
無視すると）、次の式 Ｖ_A＝ψ_F（Ｋ_V）RPM ………(2) に従つて電機子電圧が変わるので、こういうこと
が可能である。こゝでＫ_Vは電動機定数であり、
RPMは毎分回転数で表わした電動機の速度であ
る。

第１図に示す第２の帰還ループは、ウエブ材料
１０の張力を制御する為に電機子電流を制御する
ものである。装置３０から電機子２２への給電線
の途中に分路装置５２を設けて、電機子電流に比
例する信号を線５４に出力する。この信号が加算
点５６の一方の入力になる。この加算点は、線６
０を介して加算点に接続されたワイパを持つポテ
ンシヨメータ５８として示す、所望の張力を表わ
す適当な基準源から第２の入力を受取る。ポテン
シヨメータ５８が正の電圧源（＋Ｖ）と大地との
間に接続されていて、図示の実施例では、所望の
張力レベルに従つて手で設定する様に設計されて
いる。勿論、この基準信号を発生するこの他の方
法を用いてもよい。差し当つて加算点５６に対す
る３番目の入力を無視すると、線５４，６０から
加算点５６に供給された２つの信号が加算され
て、線６２に出力が発生され、該出力に適当な倍
率増幅器６４で倍率を掛けて、点弧制御装置３２
に対する線３３の信号とする。

第１図に示した他の回路は、装置の慣性補償に
関するものである。前に述べた様な従来技術で
は、慣性の補償には２つの信号を用いている。１
番目の信号はウエブの線速度に比例する信号、即
ちタコメータ４０からの信号Ｎ_Lである。２番目
の信号はコイル速度に比例する信号である。第１
図では、この信号をＮ_Cと記してあり、タコメー
タ４２から来るものとして示してあり、それが線
７２に供給される。タコメータ４２及びそれに関
連した線７２を破線で示したのは、これらの素子
が従来の装置には存在するが、これから説明する
この発明では存在しないからである。従来の場
合、２つの信号Ｎ_L及びＮ_Cをブロツク７０で示し
た適当な補償回路に印加すると、この回路が線７
８を介して加算点５６に信号を出力し、こうして
線５４，６０の他の２つの信号の比較を修正す
る。従来の装置では、２つの信号Ｎ_L又はＮ_Cのど
ちらを用いて、装置が加速状態又は減速状態にあ
るかを判定してもよく、線７８に出力される補償
信号は、前に式(1)で表わた計算の結果である。

第２図はとりわけ式(1)の計算結果を示すグラフ
である。第２図では、縦軸に最大補償電流（Ｉ_{A-
ＣＯ ｎａｘ}）に対する瞬時的な補償電流（Ｉ_A-CO）
の比をとつてある。横軸はコイルの最大半径に対
する瞬時的な半径の比（Ｒ）である。式(1)によ
り、K₁R²及びK₂／R²と記した２本の線を加え
て、装置内の慣性に対する理論的な所望の補償を
表わす線K₁R²＋K₂／R²を示してある。第２図の
他の線は、この発明によつて行われる補償に関係
するもので、後で説明する。

第１図に戻つて説明すると、図示の全体的な装
置は、以下述べる様な変更を加えれば、この発明
にも適用し得る。この発明について云うと、補償
回路７０が、前と同じく、タコメータ４０から線
６６を介して線速度信号Ｎ_Lを受取る。然し、こ
の発明はリール速度信号Ｎ_Cを使わず、この為タ
コメータ４２は必要ではない。然し、この発明で
は、界磁電流（Ｉ_F）に比例する信号を使う。図
では、これが変換装置３４から界磁巻線２４に給
電する線の途中に設けた適当な分路装置から取出
されるものとして示してある。分路装置７４が界
磁電流に比例する信号を線７６を介して補償回路
に供給する。この発明では、補償回路７０が信号
Ｎ_L及びＩ_Fを使つて、加速並びに減速時に、ウエ
ブ１０に一定の張力を保つ為の電機子電流補償信
号を線７８に発生する。

この発明による補償回路がどういうものである
かが、第３図及び第４図に示されている。然し、
これらの図面について説明する前に、界磁電流信
号Ｉ_Fを使うことに関する理論を簡単に説明して
おくのがよいと思われる。従来は、並びにこれま
での物理的な原理では、一定のウエブ張力を保つ
のに必要な補償が、コイル材料の質量の関数であ
ることは明らかである。この質量は、勿論半径の
関数である。前に式(2)で述べた様に電動機電機子
電圧（Ｖ_A）は界磁磁束及び電動機速度に比例す
る。更に、差動増幅器４６（第１図）を含む上側
の制御ループが、電機子電圧（Ｖ_A）をウエブの
線速度に対して一定の関係に保つ作用があること
を述べた。ウエブの線速度及びコイルの回転速度
はコイルの半径の関数として直接的に比例するか
ら、界磁磁束はコイル１２の半径に一定の関係を
もつて比例することになる。慣性効果を補償した
場合、コイル１２に加えられるトルクが変わらな
ければならないし、リールに加えられるトルクが
電動機電流の関数であるから、界磁電流もこのト
ルクに対して一定の関係を持つ。

上に述べたことを前提として、この発明の補償
回路を示した第３図及び第４図について説明す
る。最初に第３図について説明すると、この図は
この発明の補償回路をブロツク図で示しており、
ウエブの線速度を表わす信号Ｎ_Lが微分回路８０
に印加されることが判る。微分回路が、信号Ｎ_L
を微分し、ウエブが加速しているか減速している
か又は速度が一定のまゝであるかを表わす信号を
出力線８１に発生する。線８１のこの信号を比較
器又はデイジタル化回路８２に印加すると、この
回路はリール１２が加速しているか減速している
か又は一定速度で運転されているかに応じて、大
きな正の値、大きな負の値又はゼロの値を持つ信
号を出力線８３に発生する。線８３の信号が±ク
ランプ回路８４の一方の入力となり、この回路の
出力（線７８）が加算点５６（第１図参照）に印
加される。±クランプ回路８４は、線７８の信号
として、２つのクランプ限界信号の内のどちらを
使うかを決定する。クランプ限界信号が、回路８
４に対する他の２つの入力として作用し、これは
後で説明する。

第２図にブロツクで示した補償回路７０に対す
る第２の入力は界磁電流信号Ｉ_Fである。この信
号が絶対値回路８６の入力になり、この回路がこ
の電流信号の絶対値に比例する信号を出力する。
この絶対値信号が２つの比例回路又は掛算器８
８，９２に対する一方の入力になる。線９０に現
われる回路８８の出力は、比例定数K₁及び界磁
電流信号の絶対値の両方の関数となる信号であ
る。第２の掛算器又は比例回路９２が、比例定数
K₂及び界磁電流信号の関数となる信号を出力線
９４に発生する。線９４の信号が適当なインバー
タ９６に供給され、インバータの出力（線９８）
が回路９２の出力の反転になる様にする。線９
０，９８の２つの信号が前に述べたクランプ限界
信号であり、±クランプ回路８４に印加される。
この回路がこれらの信号を比較器８２からの信号
と共に利用して、線７８に補償信号を出力する。
第３図から更によく理解される様に、線９０，９
８の２つの信号が線７８の信号の大きさを決定
し、線８３に出る比較器の出力が、この信号の相
対的な極性を決定する。この為、線７８の信号は
或る大きさ及び相対的な極性を持ち、従来と同様
に慣性補償として役立つ。同様に、従来は、２つ
の比例定数又は乗数K₁、K₂は装置の定数であつ
て、問題の特定の装置に対して経済的に導き出す
ことが出来るが、巻取るウエブ材料の慣性並びに
装置の他の可動部分の慣性に夫々比例する定数で
ある。勿論、これらの定数は従来と同じ性質のも
のであるが、必ずしも同じ値ではないことをはつ
きりと理解されたい。

第４図は第３図にブロツクで示したこの発明の
補償回路を実現した１つの方法を示す。第４図
で、線６６の信号Ｎ_Lが微分回路８０に印加され
る。図示の様に、信号Ｎ_Lが入力抵抗１００を介
して演算増幅器１０２の反転入力に印加され、こ
の増幅器の出力及び入力の間にコンデンサ１０４
及び抵抗１０６の並列の組合せが接続されてい
る。演算増幅器１０２が高利得反転増幅器として
動作する。その出力と入力の間の第２の帰還通路
が抵抗１０８を含み、これが増幅器１０２の出力
信号を演算増幅器１１０の反転入力に印加する。
増幅器１１０は並列にコンデンサ１１２が接続さ
れている。この様に接続された増幅器１１０は積
分作用をし、この増幅器の出力、即ち増幅器１０
２の出力の積分が、適当な入力抵抗１１４を介し
て、反転演算増幅器１１６の反転入力に印加され
る。増幅器１１６の出力と入力の間に抵抗１１８
が接続されている。この反転増幅器の出力が抵抗
１２０を介して増幅器１０２の入力に印加され
る。線８１に現われる回路８０の出力は、線６６
の入力Ｎ_Lの微分である。そうなることは、増幅
器の積分出力が入力と釣合い、従つて、増幅器の
出力は必然的に微分でなければならないことから
明らかであろう。

この微分信号が線８１を介して比較器又はデイ
ジタル化回路８２に印加される。回路８２は入力
抵抗１２２を持つていて、これが線８１の信号を
演算増幅器１２４の反転入力に接続する。増幅器
１２４の非反転入力は大地に接続されている。コ
ンデンサ１２６を含む第１の帰還通路が増幅器１
２４の出力とその反転入力の間に接続され、こう
して接続された第２の帰還通路が直列接続の１対
の抵抗１２８，１３０を含む。抵抗１２８，１３
０の接続点が逆並列に接続された１対のダイオー
ド１３２，１３４を介して大地に接続される。こ
のデイジタル化回路は、反転入力から見た入力が
ダイオード１３２，１３４の内の１個の電圧降下
より小さい電圧である時、略ゼロの電圧信号をそ
の出力節１３６に発生する。線８１の電圧が更に
大きな大きさである時、回路８２は、線８１の信
号の極性に応じて、大きな正又は負の信号を発生
する。図示の特定の回路では、装置が加速してい
る時、線８１に負の信号が現われ、この結果、節
１３６に大きな正の出力信号が出る。逆に、装置
が減速している時、線８１の信号は正になり、節
１３６には大きな負の出力信号が出る。節１３６
の信号が適当な抵抗１３８を介して節１４０に印
加される。節１４０が線７８の出発点になる、即
ちこの信号が慣性補償信号である。

第４図で、線７６の界磁電流信号Ｉ_Fが抵抗１
４２を介して、演算増幅器１４４の反転入力に対
する入力となり、この増幅器の出力がダイオード
１４８及び抵抗１４６を介してその入力に接続さ
れていることが判る。ダイオード１４８の陰極が
演算増幅器１５０の非反転入力に接続され、その
出力は反転入力に接続されている。これは標準的
な絶対値回路であり、回路８６の出力である節８
７には、界磁電流の絶対的に比例する信号、即ち
｜Ｉ_F｜が現われる。節８７が掛算器又は比例回
路８８を介して大地に接続される。この発明の好
ましい実施例では、比例回路又は掛算器８８は単
にポテンシヨメータ１５２で構成されており、そ
の調節は、比例定数K₁が得られる様に経験的に
設定される。従つて、回路８８の出力は、K₁
（｜Ｉ_F｜）に等しい値を持つクランプ限界信号で
ある。

節８７の信号が第２の比例回路９２の入力にも
なる。この場合、節８７が直列接続の１対の抵抗
１５６，１５８を介して端子１５９に接続され、
この端子には、節８７に現われ得る最大信号と大
きさは等しいが、極性が反対の電圧（−Ｖ）が印
加される。この為、界磁電流が最大値にある時、
２つの抵抗１５６，１６８の間の接続点１６０の
電圧はゼロである。接続点１６０が第２のポテン
シヨメータ１６２を介して大地に接続され、ポテ
ンシヨメータ１６２は第２の比例定数K₂が得ら
れる様に設定される。この為、回路９２の出力
（線９４）には、K₂（｜Ｉ_F｜−Ｖ）に等しい信
号が現われる。この信号がインバータ回路９６に
印加される。インバータ回路は、演算増幅器１６
６の反転入力に接続された入力抵抗１６４を持つ
ていて、帰還抵抗１６８が演算増幅器の出力と入
力の間に接続されている。インバータ９６の出力
（線９８）は、この為、線９４の入力信号の反転
であり、これが第２のクランプ限界信号であつ
て、図示の回路では、K₂（Ｖ−｜Ｉ_F｜）に等し
い。

線９０，９８の第１及び第２のクランプ限界信
号が夫々ダイオード１５４，１７０を介して±ク
ランプ回路８４の入力節１７２に印加される。節
１７２が抵抗１７４を介して演算増幅器１７６の
反転入力に接続され、この増幅器の出力はダイオ
ード１７８及び抵抗１８０を介してその入力に接
続されている。更にダイオード１７８の陰極が出
力節１４０に接続される。節１７２が更に演算増
幅器１８２の非反転入力に接続される。増幅器１
８２の出力が逆の極性に接続したダイオード１８
４を介してその反転入力に接続され、ダイオード
１８４の陽極は出力節１４０にも接続されてい
る。

±クランプ回路８４の動作は大体次の通りであ
る。最初に、ダイオード１５４，１７０が共通の
節１７２に接続されているから、この節は常に線
９０，９８に出る２つのクランプ限界信号の正の
値の高い方の値をとることが理解されよう。即
ち、２つの値K₁（｜Ｉ_F｜）及びK₂（Ｖ−｜Ｉ_F
｜）の内の高い方になる。こゝで装置は定常速度
の動作モードにあつて、これまで説明した様に、
比較回路８２の節１３６の信号が大体ゼロである
と仮定する。この場合、節１４０は大体ゼロ・ボ
ルトになり、従つて増幅器１８２に対する反転入
力は大体ゼロ・ボルトになる。節１７２の電圧が
正であつて、反転入力信号より大きいから、増幅
器１８２はダイオード１８４を逆バイアスする正
の信号を出力しようとする。この為、増幅器１８
２は節１４０の電圧に関係なくなる。この場合、
節１７２の正の信号が増幅器１７６の反転入力に
も印加され、この為この増幅器からは負の出力が
出てダイオード１７８を逆バイアスし、この増幅
器も参加しなくなる様にする傾向がある。この
為、節１４０の電圧は略ゼロであり、従つて、第
１図で云うと、加算点５６には何の補償信号も出
ない。この時、回路８２の節１３６の出力がゼロ
であると、装置は加速も減速もしていないから、
これは所望の動作に従つている。

次に節１３６が、装置が加速する時の様に、か
なり正の電圧になつたと仮定する。節１３６に正
の電圧があると、節１４０は正に向う傾向を持
ち、節１４０の電圧は節１７２の電圧より高くな
る傾向がある。これらの２つの電圧が等しい時、
増幅器１８２の反転入力は節１７２の電圧と等し
くなり、増幅器１８２はこの為負の信号を出力
て、ダイオード１８４を順バイアスし、こうして
節１４０の電圧を節１７２の信号の値にクランプ
する。この場合、節１７２の信号が節１４０の信
号と同じく正であるから、増幅器１７６に対する
入力は正であり、この結果それから負の出力が出
て、ダイオード１７８を逆バイアスする。この
為、この場合に、増幅器１７６は参加せず、節１
４０の電圧はこの為増幅器１８２によつて、節１
７２の値にクランプされる。前に述べた様に、節
１７２の値は、線９０，９８に出る２つのクラン
プ限界信号の内の高い方の電圧レベルである。

考えられる３番目の状況は、装置が減速動作様
式にある場合である。これまでの説明から、この
時節１３６の信号は大きな負の電圧である。この
大きな負の電圧により、節１４０は負に向う傾向
を持つ。節１４０の信号の絶対値が節１７２の信
号の絶対値に等しい時、増幅器１７６がダイオー
ド１７８を順バイアスする電圧を出力し、節１４
０の絶対値を節１７２の絶対値より低くならない
様に保つ。この時、節１４０の電圧が負であり、
節１７２の電圧が正であるから、増幅器１８２の
出力は正であり、ダイオード１８４を逆バイアス
する。こゝでは、増幅器１８２が回路の一部分と
して作用しない。この為、節１４０の信号、即ち
慣性補償信号は、装置の速度が一定である時に
は、ゼロの値であるが、装置が加速している時に
は、２つのクランプ限界信号の内の大きい方によ
つて決定される電圧の大きさを持つ相対的に正の
出力信号となり、且つ装置が減速する時には、や
はり２つのクランプ限界信号の内の大きい方によ
つて決定される相対的に負の電圧を持つ信号とな
ることが判る。

この発明の回路の作用が第２図に図解して示さ
れている。この図は、この発明の作用と従来の動
作とを比較して示している。然し、第２図につい
て考える前に、この発明と従来の論理的な比較が
出来る様に、そして第２図の記号がこの発明の実
施例についてこれまで説明した所と合う様に、前
に設定した或る比例関係を繰返しておく必要があ
る。前に述べた様に、界磁電流はコイルの半径に
比例する。従つて、K₁（｜Ｉ_F｜）に比例する値
を持つと定義した第１のクランプ限界信号はごく
一般的に云えば、（コイルの半径）に比例する値
を持つと定義することも出来る。前に述べた様
に、端子１５９（第４図）の電圧（−Ｖ）は、コ
イルの最大半径の時の界磁電流を表わす値（即ち
第４図の節８７の信号）に等しい絶対値を持つこ
とを述べた。この為、表式K₂（Ｖ−｜Ｉ_F｜）
は、一般的に云えば、コイルの半径を用いてK₂
（１−Ｒ）と書くことが出来る。前に述べた様に
Ｒは半径／半径最大値である。

次に第２図について説明すると、従来技術につ
いて前に述べた線の他に、この図には、K₁（半
径）及びK₂（１−Ｒ）と記した他の２本の線が
示されている。これら２本の線は２つのクランプ
限界信号を表わすグラフであり、それらが直線的
に変化する関数であることが判る。その１番目は
コイルの半径の増加に伴つて増加し、２番目はコ
イルの半径の増加に伴つて減少する。更に、各各
の関数に対して１本の線しか示してないが、実際
には、比例定数又は慣性定数K₁及びK₂によつて
夫々決定される勾配を持つ一連のこの様な線があ
ることに注意されたい。図示の領域内では、２本
の線は従来の和の線とごく近い所にある。これら
の線は勿論従来の線程の精度はないが、大抵の場
合、これらの線が理想にごく近い所にあり、行わ
れる補償が適切であつて、非常に経済的に行われ
ることは明らかであろう。指摘しなければならな
いもう１つの点は、線K₂（１−Ｒ）が約0.2の半
径の比より先まで伸びていないことである。大抵
の場合、これは重大な欠陥にはならない。それと
云うのは、大抵の巻取作業では、コイルの巻取が
始まる心棒があるからである。この為、この範囲
の比より小さい所では、材料の巻取が実際には行
われない。

従つて、直流分巻電動機を用いたコイル巻取装
置で慣性補償を行う為に、所望の数学的な理想の
補償にごく近似する比較的簡単で低廉な回路を提
供したことが理解されよう。

現在この発明の好ましい実施例と考えられるも
のを図示し且つ説明したが、当業者であれば、い
ろいろな変更が考えられよう。例えば、第４図に
示した回路はこの発明を実施する１つの手段にす
ぎず、当業者であれば全体的に同じ結果を得るの
に、他の形で実施することも容易に考えられよ
う。従つて、この発明が図示し且つ説明した特定
の構成に制限されず、この発明の範囲内に入るこ
の様な全ての変更が特許請求の範囲に含まれるも
のであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来並びにこの発明の両方による全体
的な電動機駆動装置を示す回路図、第２図はこの
発明を理解するのに役立つグラフを示す図、第３
図はこの発明の好ましい実施例の補償方式を示す
ブロツク図、第４図は第３図のブロツク図で示し
た回路の１例を示す回路図である。 主な符号の説明、１０：ウエブ材料、１２：リ
ール又はコイル、２２：電機子巻線、２４：界磁
巻線、３０，３４：電力変換装置、３２，３６：
点弧制御装置、４０：タコメータ、４６：差動増
幅器、５２，７４：分路装置、５６：加算点、５
８：基準ポテンシヨメータ、７０：補償回路、８
０：微分回路、８２：比較器、８８，９２：掛算
器、８４：±クランプ回路、８６：絶対値回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 別々に励磁し得る電機子巻線２２及び界磁巻
   線２４を持つていて、ウエブ材料１０をコイルに
   巻取る様に作用し得る直流分巻電動機２０に使う
   電動機制御装置に於て、前記界磁巻線に電力を供
   給する第１の可変電圧源３４と、前記電機子巻線
   に電力を供給する第２の可変電圧源３０と、前記
   ウエブの線速度を感知して、それに比例する速度
   帰還信号を発生する手段４０と、前記電動機の電
   機子電圧に比例する信号を供給する手段４８と、
   前記速度帰還信号及び前記電機子電圧信号に応答
   して、前記界磁巻線に供給される電圧を制御して
   ウエブ材料の速度及び電機子電圧の間に所定の関
   係を保つ為の、前記第１の可変電圧源に対する制
   御信号を発生する手段３６，４６と、前記電動機
   の所望の動作レベルに比例する基準信号を発生す
   る基準手段５８と、前記電機子巻線の電流に比例
   する電機子電流帰還信号を発生する手段５２と、
   前記基準信号、前記電機子電流帰還信号及び慣性
   補償信号を組合せて、前記第２の可変電圧源の動
   作を制御して前記電機子巻線に供給される電力を
   制御するための制御信号を発生する組合せ手段５
   ６，３２と、前記慣性補償信号を発生する手段７
   ０，７４とを有し、該慣性補償信号を発生する手
   段は、前記速度帰還信号に応答して、ウエブ材料
   を加速しているか、減速しているか或いは速度が
   一定であるかに応じてそれぞれ別々の値を持つ修
   正信号を発生する手段８０，８２、ウエブ材料の
   コイルのその時の半径を表わす別の帰還信号を発
   生する手段７４、前記別の帰還信号に応答して、
   ウエブのコイルの半径の増加に伴つて増加する値
   を持つ第１のクランプ限界信号とウエブのコイル
   の半径の増加に伴つて減少する値を持つ第２のク
   ランプ限界信号を発生する手段８６，８８，９
   ２，９６、及び前記修正信号の状態並びに前記第
   １及び第２のクランプ限界信号の内の大きい方の
   信号の値の関数として、前記慣性補償信号を発生
   して前記組合せ手段に供給するクランプ手段８４
   で構成されている電動機制御装置。 ２ 特許請求の範囲１に記載した電動機制御装置
   に於て、前記速度帰還信号に応答して修正信号を
   発生する手段が、前記ウエブが加速しているか、
   減速しているか或いは速度が一定であるかを表わ
   す出力信号を発生する微分手段、及び該出力信号
   に応答して前記修正信号を発生する比較手段で構
   成されている電動機制御装置。 ３ 特許請求の範囲１に記載した電動機制御装置
   に於て、前記速度帰還信号に応答して修正信号を
   発生する手段が、前記ウエブが加速しているか、
   減速しているか又は速度が一定であるかを表わす
   出力信号を発生する微分手段と、該出力信号に応
   答する比較手段とで構成され、該比較手段は、ウ
   エブの速度が一定である場合、略ゼロの値を持
   ち、ウエブが加速している場合、ゼロより大きい
   一定の大きさ並びに前記ゼロの値に対して第１の
   極性を持ち、且つウエブが減速している場合、前
   記一定の大きさ及び第２の相対的な極性を持つ前
   記修正信号を発生する電動機制御装置。 ４ 特許請求の範囲１に記載した電動機制御装置
   に於て、前記別の帰還信号を発生する手段が、前
   記別の帰還信号として、前記界磁巻線によつて発
   生されるトルクに比例する信号を発生する手段を
   含んでいる電動機制御装置。 ５ 特許請求の範囲１に記載した電動機制御装置
   に於て、前記別の帰還信号を発生する手段が、前
   記界磁巻線に供給された電流に応答する手段を含
   んでいる電動機制御装置。 ６ 特許請求の範囲１に記載した電動機制御装置
   に於て、前記別の帰還信号に応答してクランプ限
   界信号を発生する手段が、前記別の帰還信号の絶
   対値に比例する絶対値信号を発生する手段と、第
   １の比例定数を持つていて、前記絶対値信号に応
   答して前記第１のクランプ限界信号を発生する第
   １の比例手段と、第２の比例定数を持つていて前
   記絶対値信号に応答して前記第２のクランプ限界
   信号を発生する第２の比例手段とで構成されてい
   る電動機制御装置。 ７ 特許請求の範囲６に記載した電動機制御装置
   に於て、前記第１及び第２の比例手段がいずれも
   調節自在のポテンシヨメータを持つている電動機
   制御装置。 ８ 特許請求の範囲５に記載した電動機制御装置
   に於て、前記別の帰還信号に応答してクランプ限
   界信号を発生する手段が、前記界磁巻線に供給さ
   れた電流の絶対値に比例する絶対値信号を発生す
   る手段と、第１の乗数を持つていて前記絶対値信
   号に応答して前記第１のクランプ限界信号を発生
   する第１の掛算手段と、第２の乗数を持つてい
   て、前記絶対値信号に応答して前記第２のクラン
   プ限界信号を発生する第２の掛算手段とで構成さ
   れている電動機制御装置。 ９ 特許請求の範囲８に記載した電動機制御装置
   に於て、前記第１及び第２の掛算手段がいずれも
   調節自在のポテンシヨメータを持つている電動機
   制御装置。 １０ 特許請求の範囲６に記載した電動機制御装
   置に於て、前記第１及び第２の比例手段がそれぞ
   れ調節自在の第１及び第２のポテンシヨメータを
   持つていて、K₁をコイルに巻取るウエブの慣性
   に比例する定数、K₂をコイルに巻取るウエブを
   除外した装置の慣性に比例する定数、（半径）を
   巻取つたウエブのコイルの瞬時半径、Ｒを巻取る
   コイルの最大半径に対する巻取られたウエブのコ
   イルの瞬時半径の比として、前記第１のポテンシ
   ヨメータが次の式C₁＝K₁（半径）によつて定め
   られた値（C₁）を持つ前記第１のクランプ限界信
   号を発生する様に調節され、前記第２のポテンシ
   ヨメータが次の式C₂＝K₂（１−Ｒ）によつて限
   定された値（C₂）を持つ前記第２のクランプ限界
   信号を発生する様に調節される電動機制御装置。 １１ 特許請求の範囲８に記載した電動機制御装
   置に於て、前記第１及び第２の掛算手段がそれぞ
   れ調節自在の第１及び第２のポテンシヨメータを
   持ち、K₁をコイルに巻取るウエブの慣性に比例
   する定数、K₂をコイルに巻取るウエブを除いた
   装置の慣性に比例する定数、（半径）を巻取られ
   たウエブのコイルの瞬時半径、Ｒを巻取るコイル
   の最大半径に対する巻取られたウエブのコイルの
   瞬時半径の比として、前記第１のポテンシヨメー
   タが次の式C₁＝K₁（半径）によつて限定された
   値（C₁）を持つ前記第１のクランプ限界信号を発
   生する様に調節され、前記第２のポテンシヨメー
   タが次の式C₂＝K₂（１−Ｒ）によつて限定され
   た値（C₂）を持つ前記第２のクランプ限界信号を
   発生する様に調節される電動機制御装置。 １２ 特許請求の範囲１に電動機制御装置に於
   て、前記速度帰還信号に応答して修正信号を発生
   する手段が、前記速度帰還信号に応答して、ウエ
   ブの速度が加速している場合は第１の予め設定さ
   れた値、ウエブの速度が減速している場合は第２
   の予め設定された値、及びウエブの速度が一定で
   あれば第３の予め設定された値を持つ修正信号を
   発生する手段で構成されている電動機制御装置。 １３ 特許請求の範囲１２に記載した電動機制御
   装置に於て、前記速度帰還信号に応答して修正信
   号を発生する手段が、ウエブが加速しているか、
   減速しているか或いは速度が一定であるかを表わ
   す出力信号を発生する微分手段と、該出力信号に
   応答して前記修正信号を発生する比較手段とで構
   成されている電動機制御装置。 １４ 特許請求の範囲１２に記載した電動機制御
   装置に於て、前記速度帰還信号に応答して修正信
   号を発生する手段が、前記ウエブが加速している
   か、減速しているか或いは速度が一定であるかを
   表わす出力信号を発生する微分手段と、該出力信
   号に応答する比較手段とで構成されており、該比
   較手段は、ウエブの速度が一定である場合、略ゼ
   ロの値を持ち、ウエブが加速している場合、ゼロ
   の値を越える一定の値並びに前記ゼロの値に対す
   る第１の極性を持ち、且つウエブが減速している
   場合、前記一定の大きさ並びに第２の相対的な極
   性を持つ前記修正信号を発生する電動機制御装
   置。 １５ 特許請求の範囲１２に記載した電動機制御
   装置に於て、前記別の帰還信号を発生する手段
   が、前記別の帰還信号として、前記界磁巻線によ
   つて発生されたトルクに比例する信号を発生する
   手段を含んでいる電動機制御装置。 １６ 特許請求の範囲１２に記載した電動機制御
   装置に於て、前記別の帰還信号を発生する手段
   が、前記界磁巻線に供給された電流に応答する手
   段を含んでいる電動機制御装置。 １７ 特許請求の範囲１２に記載した電動機制御
   装置に於て、前記別の帰還信号に応答してクラン
   プ限界信号を発生する手段が、前記別の帰還信号
   の絶対値に比例する絶対値信号を発生する手段
   と、第１の比例定数を持つていて、前記絶対値信
   号に応答して前記第１のクランプ限界信号を発生
   する第１の比例手段と、第２の比例定数を持つて
   いて前記絶対値信号に応答して前記第２のクラン
   プ限界信号を発生する第２の比例手段とで構成さ
   れている電動機制御装置。 １８ 特許請求の範囲１７に記載した電動機制御
   装置に於て、前記第１及び第２の比例手段がいず
   れも調節自在のポテンシヨメータを持つている電
   動機制御装置。 １９ 特許請求の範囲１６に記載した電動機制御
   装置に於て、前記別の帰還信号に応答してクラン
   プ限界信号を発生する手段が、前記界磁巻線に供
   給された電流の絶対値に比例する絶対値信号を発
   生する手段と、第１の乗数を持つていて前記絶対
   値信号に応答して前記第１のクランプ限界信号を
   発生する第１の掛算手段と、第２の乗数を持つて
   いて前記絶対値信号に応答して前記第２のクラン
   プ限界信号を発生する第２の掛算手段とで構成さ
   れている電動機制御装置。 ２０ 特許請求の範囲１９に記載した電動機制御
   装置に於て、前記第１及び第２の掛算手段がいず
   れも調節自在のポテンシヨメータを持つている電
   動機制御装置。 ２１ 特許請求の範囲１７に記載した電動機制御
   装置に於て、前記第１及び第２の比例手段がそれ
   ぞれ調節自在の第１及び第２のポテンシヨメータ
   を持つていて、K₁をコイルに巻取る慣性に比例
   する定数、K₂をコイルに巻取るウエブを除いた
   装置の慣性に比例する定数、（半径）を巻取られ
   たウエブのコイルの瞬時半径、Ｒを巻取るコイル
   の最大半径に対する巻取られたウエブのコイルの
   瞬時半径の比として、前記第１のポテンシヨメー
   タが次の式C₁＝K₁（半径）によつて限定された
   値（C₁）を持つ前記第１のクランプ限界信号を発
   生する様に調節され、前記第２のポテンシヨメー
   タが次の式C₂＝K₂（１−Ｒ）によつて限定され
   た値（C₂）を持つ前記第２のクランプ限界信号を
   発生する様に調節される電動機制御装置。 ２２ 特許請求の範囲１９に記載した電動機制御
   装置に於て、前記第１及び第２の掛算手段がそれ
   ぞれ調節自在の第１及び第２のポテンシヨメータ
   を持ち、K₁をコイルに巻取るウエブの慣性に比
   例する定数、K₂をコイルに巻取るウエブを除い
   た装置の慣性に比例する定数、（半径）を巻取ら
   れたウエブのコイルの瞬時半径、Ｒを巻取られる
   コイルの最大半径に対する巻取られたウエブのコ
   イルの瞬時半径の比として、前記第１のポテンシ
   ヨメータが次の式C₁＝K₁（半径）によつて限定
   された値（C₁）を持つ前記第１のクランプ限界信
   号を発生する様に調節され、前記第２のポテンシ
   ヨメータが次の式C₂＝K₂（１−Ｒ）によつて限
   定された値（C₂）を持つ前記第２の限界信号を発
   生する様に調節される電動機制御装置。