JPS6133779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力を変換させる変換器を有効に活
用したワインダ制御装置に関する。

まず、ワインダ制御装置により制限され、巻戻
機、フイーダ機及び巻取機を駆動するワインダ駆
動装置の機械構成図を第１図に示す。第１図にお
いて材料１を巻戻機２からフイーダ機のフイーダ
ロール３を通して巻取機４で巻取る。巻戻機２は
ギヤ２Ａを通して巻戻電動機２Ｂで駆動され、フ
イーダロール３はギヤ３Ａを通してフイーダ電動
機３Ｂで駆動、同様に巻取機４はギヤ４Ａを通し
て巻取電動機４Ｂで駆動されている。

第２図は第１図に示すワインダ駆動装置の従来
のワインダ制御装置のブロツク図である。

材料速度設定器２１で材料速度ｖ_Sの設定を行
なう。この材料速度ｖ_Sは第３図１に示すように
ステツプ状の電圧として加減速制限回路２２に入
力される。加減速制限回路２２ではステツプ状の
材料速度ｖ_Sを同図２に示すように傾斜を持つた
ランプ関数として材料速度基準ｖ_Rを発生する。
この材料速度基準ｖ_Rは速度制御増幅器２３に入
力される。速度制御増幅器２３は材料速度基準ｖ
_Rとフイーダ機用電動機３Ｂに直結されている回
転計発電機３Ｃからの帰環電圧ｖ_fと突合さて演
算しフイーダ機用電動機３Ｂの電流基準Ｉ_Fに基
きフイーダ機用電動機順変換器２４は商用電源２
５から電力を巻戻機３Ｂに供給する。

また材料速度基準ｖ_Rは巻戻機電流基準演算回
路３２に送出され、この巻戻機電流基準演算回路
３２では、材料速度基準ｖ_Rに基く巻戻機加減速
補償電流Ｉ_UC、巻戻機用張力設定器３１の出力信
号、及び巻戻機メカニカルロス補償電流信号Ｉ_Un
等を突合せ演算し巻戻機用電動機２Ｂの電流基準
Ｉ_UWを発生する。この巻戻機用電動機２Ｂに電流
基準Ｉ_UWに基き巻戻機用電動機順変換器３３は商
用電源２５から電力を巻戻機用電動機２Ｂに供給
する。

更に材料速度基準ｖ_Rは巻取機電流基準演算回
路４２に送られる。この巻取機電流基準演算回路
４２では、材料速度基準ｖ_Rに基く巻取機加減速
補償電流Ｉ_WC、巻取機用張力設定器４１の出力信
号Ｉ_4W、及び巻取機メカニカルロス補償電流信号
Ｉ_Wn等を突合せ演算し巻取機用電動機４Ｂの電流
基準Ｉ_Wを発生する。この電流基準Ｉ_Wに基き巻取
機用電動機順逆変換器４３は商用電源２５から電
力を巻戻機用電動機２Ｂに供給する。

各電動機２Ｂ，３Ｃ，４Ｂには界磁巻線２ｄ，
３ｄ，４ｄが設られていて、フイーダ機用電動機
３Ｂは一定界磁、巻戻機用電動機２Ｂ及び巻取機
用電動機４Ｂはコイル径２Ｄ，４Ｄ（図示せず）
に追従して界磁磁束が変わるよう界磁電流が制御
されている。

次に、動作を説明する。

材料速度設定器２１に第３図１に示すような材
料速度ｖ_Sが設定されると、同図２に示す傾斜を
有する材料速度基準ｖ_Rでフイーダ機用電動機３
Ｂは加速される。

一方、巻戻機側では、この材料速度基準ｖ_Rに
基く巻戻機加減速補償電流Ｉ_UCと巻戻機用張力設
定器３１の出力信号Ｉ_2Uとメカニカルロス補償電
流信号Ｉ_Unを巻戻機電流基準演算回路３２で突合
せ演算し電流基準Ｉ_UWを発生する。その関係は次
のようになる。

加速時 Ｉ_UW＝−Ｉ_2U＋｜Ｉ_UC｜＋Ｉ_Un …(1) 減速時 Ｉ_UW＝−Ｉ_2U−｜Ｉ_UC｜＋Ｉ_Un …(2) 但し Ｉ_Un≪Ｉ_2U 従つて、加速時に張力設定器の出力信号Ｉ_2Uの
大きさや加速度及びGD²（はずみ車効果）の大き
さによつては Ｉ_UW＞０ となる。即ちこのことは順変換電流５１を必要と
することを意味し、第３図３のようになる。

一方巻取機側で同様に考えると、巻取機電動機
電流基準Ｉ_Wは次のようになる。

加速時 Ｉ_W＝Ｉ_4W＋｜Ｉ_WC｜＋Ｉ_Wn …(3) 減速時 Ｉ_W＝Ｉ_4W−｜Ｉ_WC｜＋Ｉ_Wn …(4) 但し Ｉ_4Wは張力設定信号 Ｉ_WCは巻取機
加減速補償電流信号 Ｉ_Wnはメカニ
カルロス補償電流信号 Ｉ_Wn≪Ｉ_4W 従つて、巻戻機とは逆に、減速時に Ｉ_W＜０ となる。即ちこのことは逆変換電流５２を必要と
することを意味し、第３図４のようになる。

このように従来のワインダ制御装置では、張力
設定、加減速設定及び加減速時のGD²の値によつ
ては、頻繁ではないが発生する順変換電流又は逆
変換電流のために電動機の電源変換器として順逆
両方向の変換器を使わざるを得なかつた。

しかし、紙、ビニルフイルム、アルミ箔等のプ
ロセスラインにおけるワインダ制御装置のよう
に、加減速時間は定速運転時間に比し小さく、加
減速時間自身は数10秒と比較的大きなラインにお
いては、使用頻度の少ない巻戻機の順変換電流又
は巻取機の逆変換電流をやめて、その時のみ加減
速時間を延ばし、その代わり一方変換器（順変換
のみ又は逆変換のみ）で構成した方が経済的であ
る。

本発明は上記の事情に基きなされたもので、一
方向の変換器にて巻戻機用電動機及び巻取機用電
動機の変換器を構成する経済性の良い新規なワイ
ンダ制御装置を提供することを目的とする。

以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説
明する。

第４図は本発明のワインダ制御装置のブロツク
図である。第４図において、第２図と同一のもの
は同一符号を付してある。構成において相違する
ところは、加減速制限回路２２にステツプ状の材
料速度ｖ_Sが入力されたとき、その出力である材
料速度基準ｖ_Rの立上りあるいは立下りの傾斜を
調節して電流基準Ｉ_UWが正にならないようにする
巻戻機用傾斜制御回路３６、あるいは電流基準Ｉ
_Wが負にならないようにす巻戻用傾斜制御回路４
６を設けたこと、巻戻機用電動機２Ｂの変換器３
３は逆変換器のみで構成したこと、及び巻取機用
電動機４Ｂの変換器４３は順変換器のみで構成し
たことである。

次にこの図の動作を説明する。

加速時： 材料速度設定器２１に第５図１に示すようなス
テツプ状の材料速度ｖ_Sが設定されると、この材
料速度ｖ_Sに基き加減速制限回路２２は同図２の
右上りの傾斜５３でもつて材料速度基準ｖ_Rを発
生する。この材料速度基準ｖ_Rにより速度制御増
幅器２３は電流基準Ｉ_Fを発生する。この電流基
準Ｉ_Fに従い、商用電源２５を変換器２４は変換
してフイーダ機用電動機３Ｂに電力を供給し、加
速する。

このとき巻取機側では、第３式及び第５図４，
５４で示すように電流基準Ｉ_Wは明らかに正であ
る。

一方、巻戻機側では、材料速度基準ｖ_Rに基く
巻戻機加減速補償電流Ｉ_UC、張力設定出力信号Ｉ
_2U及びメカニカルロス補償電流信号Ｉ_Unを巻戻機
用電流基準回路３２は入力して演算し、電流基準
Ｉ_UWを発生する。この電流基準Ｉ_UWに基き巻戻機
用電動機２Ｂは漸次加速される。同時に電流基準
Ｉ_UWは巻戻機用傾斜制御回路３６にも入力され
る。この巻戻機用傾斜制御回路３６は、加減速補
償電流Ｉ_UCが張力設定出力信号Ｉ_2Uより大きいと
き正になろうとする電流基準Ｉ_UWを抑制するよう
に作用する。即ち電流基準Ｉ_UWは零あるいは少な
くとも正にならないよう調節され、そのために最
初に設定された材料速度基準ｖ_Rはやむを得ずそ
の傾斜をよりゆるやかにする。材料速度基準ｖ_R
の傾斜が初期設定値に比しゆるやかになつたの
で、それに伴なつて加減速補償電流Ｉ_UCは小さく
なる。この小さくなつた加減速補償電流Ｉ_UCと張
力設定信号Ｉ_2Uとを巻戻機用電流基準演算回路３
２は再び突合せ、電流基準Ｉ_UWを発生する。従つ
てこの電流基準Ｉ_UWは初期値に比して絶対値は小
さくなつている。しかし、加減速補償電流Ｉ_UCが
あまりにも小さくなり、張力設定信号Ｉ_2Uに比し
て小さくなると、巻戻機用傾斜制御回路３６は材
料速度基準ｖ_Rを再び立上げ、傾斜を急峻にする
ように作用する。すると、それに伴ない再び加減
速補償電流Ｉ_UCは大きくなる。結局、巻戻機用傾
斜制御回路３６は、第５図３，５５に示すように
電流基準Ｉ_UWを限りなく零に近づけるように作用
し、巻戻機用電動機２Ｂは取り得る最大の速度で
加速される。

定速時： 定速時では、フイーダ機用電動機３Ｂは第５図
２，５６で示すように定速運転される。

また、巻戻機側では、加減速補償電流Ｉ_UCは零
になるので、巻戻機電流基準演算回路３２は、主
として張力設定信号Ｉ_2Uにのみ基き、第５図３，
５７に示すように電流基準Ｉ_UWを発生する。

一方、巻取機側でも、加減速補償電流Ｉ_UCは零
になるので、巻取機用電流基準演算回路４２は、
主として張力設定信号Ｉ_4Wにのみ基き、同図４，
５８に示すように電流基準Ｉ_Wを発生する。

減速時： 材料速度設定器２１には零が設定されると、こ
の零ｖ_Sに基き加減速制限回路２２は、同図２の
右下りの傾斜５９でもつて材料速度基準ｖ_Rを発
生する。この下降する材料速度基準ｖ_Rにより速
度制御増幅器２３は、電流基準Ｉ_Fを発生する。
この電流基準Ｉ_Fに従い、フイーダ機用電動機３
Ｂは減速する。この時フイーダ機用電動機３Ｂは
発電機として作用するので、このとき発生する電
力は変換器２４を介して商用電源２５に回生され
る。

また、このとき巻戻機側では、第２式及び第５
図３，６０で示すように電流基準Ｉ_UWは明らかに
負である。

一方、巻取機側では、下降する材料速度基準ｖ
_Rに基く巻取機加減速補償電流Ｉ_WC、張力設定出
力信号Ｉ_4W及びメカニカル補償電流Ｉ_Wnを巻取機
用電流基準演算回路４２は入力して演算し、電流
基準Ｉ_Wを発生する。この電流基準Ｉ_Wに基き巻戻
機用電動機２Ｂは漸次減速される。

同時に電流基準Ｉ_Wは巻取機用傾斜制御回路４
６にも入力される。この巻取機用傾斜制御回路４
６は、加減速補償電流Ｉ_WCが張力設定出力信号Ｉ
_4Wより大きいとき負になろうとする電流基準Ｉ_W
を抑制するように作用する。即ち電流基準Ｉ_Wは
零あるいは少なくとも負にならないよう調節さ
れ、そのために予め設定された材料速度基準ｖ_R
はやむを得ずその傾斜をよりゆるやかにする。材
料速度基準ｖ_Rの傾斜が予め設定された値に比し
ゆるやかになつたので、それに伴なつて加減速補
償電流Ｉ_WCは小さくなる。この小さくなつた加減
速補償電流Ｉ_WCと張力設定信号Ｉ_4Wとを巻取機用
電流基準演算回路４２は再び突合せ、電流基準Ｉ
_Wを発生する。従つてこの電流基準Ｉ_Wは、初期値
に比して絶対値は小さくなつている。しかし、加
減速補償電流Ｉ_WCがあまりにも小さくなり、張力
設定信号Ｉ_4Wに比して小さくなると、巻取機用傾
斜制御回路４６は材料速度基準ｖ_Rを再び立上
げ、傾斜を急峻にするように作用する。結局、巻
取機用傾斜制御回路４６は、第５図４，６１に示
すように電流基準Ｉ_Wを限りなく零に近づけるよ
うに作用し、巻取機用電動機４Ｂは取り得る最大
の速度で減速され、その減速時間は最小となる。

但し、本発明では従来のものに比して、加速時
間及び減速時間も幾分長くなるが、紙、ビニル、
アルミ箔等のプロセスラインにおいては、このこ
とは問題となることはない。次に、第４図に於け
る加減速制限回路２２、巻戻機用傾斜制御回路３
６、及び巻取機用傾斜制御回路４６の具体的な回
路構成の一実施例を第６図に示す。

加減速制限回路２２は演算増幅器７１，７２、
抵抗器７５，７６，７７，７８、コンデンサ８
５、リレー８７、ダイオード８８から構成され
る。初段の演算増幅器７１は高増幅率をもつた、
材料速度ｖ_S、材料速度基準ｖ_Rとの偏差検出用で
あり、２段目の演算増幅器７２は材料速度基準ｖ
_Rの傾斜をもたらせるためのものである。ここで
傾斜時間もコンデンサ８５の値をＣ、抵抗器７８
の値をＲ、演算増幅器７２の入力信号をｚとすれ
ばｔ＝Ｃ・Ｒ／ｚ・ｖ_Rで示れる。また、初段増幅器の 出力ｘは高増幅率なため信号ｖ_Sとｖ_Rが一致しな
い限り一定値を出力する。従つて掛け算器の入力
であるｙの値を変化させることによつて掛け算器
の出力ｚの値が変わり、傾斜時間ｔを変えるとき
が出来る。即ち、入力ｙの値を小さくすると傾斜
時間が長くなり傾斜はゆるやかになる。また初段
増幅器７１の出力ｘは加速時は正、減速時は負の
極性となるので、ダイオード８８、リレー８７に
よつて加速状態にあることを検出出来る。

巻戻機用傾斜制御回路３６は演算増幅器７３、
抵抗器７９，８０，８１から構成される。巻戻機
電流基準Ｉ_UWが負の間は増幅器７３の出力e₇₃は
予め決められた正の値にリミツトされるように
し、電流基準Ｉ_UWが零から正に転じると出力e₇₃
が減少するように抵抗器７９，８０，８１の値を
決定する。また、リレー８７によつて加速の時の
み出力するようになつている。

巻取機用傾斜制御回路４６は演算増幅器７４、
抵抗器８２，８３，８４から構成される。巻取機
電流基準Ｉ_W正の間は増幅器７４の出力e₇₄は予め
決められた正の値にリミツトされるようにし、電
流基準Ｉ_Wが零から負に転じると出力e₇₄が減少す
るように抵抗器８２，８３，８４の値を決定す
る。また、リレー８７によつて加速時は出力しな
いようにする。

以上の動作により巻取機電流基準Ｉ_Wが正で且
つ、巻取機電流基準Ｉ_UWが負の時は信号ｙが最大
値となつて速度基準ｖ_Rの傾斜は最も急峻になり
巻取機電流基準Ｉ_Wが負か又は巻取機電流基準Ｉ_U
Ｗが正の時は信号ｙが減少し速度基準ｖ_Rの傾斜を
ゆるやかにすることが出来る。

尚上記の説明では、巻取機と巻戻機の両方を有
するワインダ制御装置について述べたが、本発明
は巻戻機あるいは巻取機のいずれか一方のみを有
するワインダ制御装置にも適用できることはもち
ろんである。

以上述べたように本発明のワインダ制御装置に
よれば、巻戻機用電動機の電流基準を常に負、及
び巻取機用電動機の電流基準を常に正になるよう
に、材料フイード速度の加速及び減速を制御して
いるので、巻戻機用電動機の変換器は逆変換器の
みで構成することができ、同時巻取機用電動機の
変換器は順変換器のみで構成することができる。
従つて、各変換器は一方向のみの変換器で構成す
ることが可能となつたために、使用頻度の少なか
つた変換器を省略することができ、これに伴なう
装置の低価格を実現できるので、経済性の良いワ
インダ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機械構成図、第２図は従来のワインダ
制御装置のブロツク図、第３図は従来のワインダ
制御装置の特性を示す図、第４図は本発明のワイ
ンダ制御装置のブロツク図、第５図は本発明のワ
インダ制御装置の特性を示す図、第６図は加減速
制限回路２２、巻戻機用傾斜制御回路３６及び巻
取機用傾斜制御回路４６の具体的な回路図であ
る。 ２１……材料速度設定器、２２……加減速制限
回路、２３……速度制御増幅器、２４，３３，４
３……変換器、２５……商用電源、３１，４１…
…張力設定器、３２……巻戻機用電流基準演算回
路、３６……巻戻機用傾斜制御回路、４２……巻
取機用電流基準演算回路、４６……巻取機用傾斜
制御回路、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ……電動機、２Ｃ，
３Ｃ，４Ｃ……回転計発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料を払出す巻戻機と、この巻戻機からの材
   料を送出するフイーダ機を有するワインダ制御装
   置いおいて、前記フイーダ機を駆動するフイーダ
   駆動装置と、このフイーダ駆動装置に速度基準を
   与える加減速制限回路と、前記巻戻機の電動機の
   電力を回生する逆変換器と、前記材料に加えるべ
   き張力を設定する張力設定器の出力信号、前記加
   減速制限回路の速度基準信号及びメカニカル補償
   信号から前記逆変速器の電流基準信号を演算する
   巻戻機用電流基準演算回路と、この巻戻機用電流
   基準演算回路の出力に応じて前記加減速制限回路
   の出力の傾斜を調節する巻戻機用傾斜制御回路と
   を具備することを特徴とするワインダ制御装置。 ２ 材料を巻取る巻取機と、この巻取機に材料を
   供給するフイーダ機を有するワインダ制御装置に
   おいて、前記フイーダ機を駆動するフイーダ駆動
   装置と、このフイーダ駆動装置に速度基準を与え
   る加減速制限回路と、前記巻取機の電動機に電力
   を供給する順変換器と、前記材料に加えるべき張
   力を設定する張力設定器の出力信号、前記加減速
   制限回路の速度基準信号及びメカニカル補償信号
   から前記順変換器の電流基準信号を演算する巻取
   機用電流基準演算回路と、この巻取機用電流基準
   演算回路の出力に応じて前記加減速制限回路の出
   力の傾斜を調節する巻取機用傾斜制御回路とを具
   備することを特徴とするワインダ制御装置。 ３ 材料を払出す巻戻機と、この巻戻機からの材
   料を送出するフイーダ機と、このフイーダ機から
   の材料を巻取る巻取機とを有するワインダ制御装
   置において、前記フイーダ機を駆動するフイーダ
   駆動装置と、このフイーダ駆動装置に速度基準を
   与える加減速制限回路と、前記巻戻機の電動機の
   電力を回生する逆変換器と、前記材料に加えるべ
   き張力を設定する巻戻機用張力設定器の出力信
   号、前記加減速制限回路の速度基準信号及びメカ
   ニカル補償信号から前記逆変換器の電流基準信号
   を演算する巻戻機用電流基準演算回路と、この巻
   戻機用電流基準演算回路の出力に応じて前記加減
   速制限回路の出力の傾斜を調節する巻戻機用傾斜
   制御回路と、前記巻取機の電動機に電力を供給す
   る順変換器と、前記材料に加えるべき張力を設定
   する巻取機用張力設定器の出力信号、前記加減速
   制限回路の速度基準信号及びメカニカル補償信号
   から前記順変換器の電流基準信号を演算する巻取
   機用電流基準演算回路と、この巻取機用電流基準
   演算回路の出力に応じて前記加減速制限回路の出
   力の傾斜を調節する巻取機用傾斜制御回路とを具
   備することを特徴とするワインダ制御装置。