JPS6240931A - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、制御された張力でストリップ等の材料を巻
取り、あるいは巻戻すリールの材料速度を決める駆動機
の電動機制御装置に関するものである。

〔従来の技術］ 第３図は従来の制御方法を示すもので、巻取機は下記の
とおり所定張力になるよう制御されている。

リール駆動用直流電動機のトルクＴは、材料に与えられ
る張力をＦとし、リールの電気的及び機械的損失を無視
すれば、 Ｔ、、ＣＦ’　Ｄ　　　　　　　　　　　・・・・・・
・・（１）で与えられる。

ここにＤＩ／ｉリールに巻かれた材料の巻径である。

また、リールに巻かれた材料の巻径Ｄ／Ｉｉ、り一ルの
直径をり、、材料の厚さをｈ１重電機とリール間の減速
比をＧＲｌ、電動機の回転速度をＮとする七、 Ｄ　＝　Ｄｏ＋２ｈ鼾ＪＮｄｔ　　　　　　−−−−−
＝　（２）で表わされる。

さらに、リール駆動用直流電動機の出力Ｐは電動機の機
械損及び鉄損を無視すれば、 Ｐ　＝　（ＣＥＭＦ）■＝ωＴ　　　　　曲回・（３）
ωＴｏｃＨＴ　　　　　　　　　　・・・・・・・・・
（４）となる。但し、ＣＥＭＦはリール駆動用直流電動
機の逆起電力、工はリール駆動用直流電動機の電機子電
流、ωは角速度である。

が得られる。ここでＫｌけ定数 張力を所定の値に制御することが可能となる。

第３図において、（１）＃−を制御されるリール駆動用
直流電動機の電機子、（２）はこの電機子に連結され、
回転速度に応じた信号Ｎを導出する回転速度検出器、（
３）は入力される電流基準値に応じた電機子電流を上記
電機子（１）へ供給する電機子電流制御装置であり、電
流検出器（４）から電機子電流の実測値をフィードバッ
クさ八る。（５）　Ｆ′ｉ逆起電力制御器で、電機子電
流、電機子端子電圧を入力し、これらの値に従った界磁
電流基１−値を出力する逆起電力制御器で、運転中の電
動機の逆起電力ＣＥＭＥ”も導出する。（６）は逆起電
力制御器（５）の導出する界磁電流基準値に応じた界磁
電流を界磁巻線（７）へ供給する界磁制御器で、電流検
出器（８）から界磁電流の実測値をフィードバックして
いる。（９）は上記逆起電力ルリ御器（５）の導出した
逆起電力ＣＥＭＦ　、回転速度検出ｖＩ？（２）の導出
した回転速度Ｎ、及び設定されている演算器、（ｌＯ）
は（１１）の材料張力設定器による設定値Ｆと上記演算
器（９）の出力とを乗算演算し、その演算結果を電流基
準として電機子電流制御装置（３）へ供給する乗算器で
ある。（１２）は材料を速度を決定している駆動機の駆
動用直流電動機の電機子、　（１３）Ｉ／′ｉこの電機
子に連結され、回転速度を検出する回転速度検出器、（
１４）は駆動機の駆動用直流電動機の回転速度を入力さ
れる基準速度になるよう制御する、回転速度制御装置、
（１６）は材料の巻取速度を設定する材料速度設定器、
（１５）は材料速度設定器で設定された速度に応じて駆
動機の駆動用直流電動機の回転速度に変換する変換器で
ある。

次に動作について説明する。

材料速度は材料速度設定器（１５）により設定され、そ
れに応じた回転速度に変換器（１６）により変換されそ
の回転速度になるよう回転速度制御装置（１４）により
制御される。

回転速度検出器（２）により検出したリール駆動用直流
電動機の回転速度信号Ｎと逆起電力制御器（５）で導出
した逆起電力ＣＥＭＢ”と演算器（９）に設定されてい
るリール径設定値珈、材料厚さ設定値ｈ１電そして乗算
器（１０）で、演算器（９）により得られた信号として
電機子電流制御装置（３）に入力する。したがって、前
述式（１）〜式（５）から明らかなように材料張力が一
定となる。

さて、第４図は上記の制御装置により駆動されるリール
駆動開直流電＃機の特性を示したものであり、材料速度
を一定とし、縦軸に各種の状態撤を、横軸に材料巻径り
をとっている。第４図において、Ｎｎはリール駆動剛直
流電ｉｌＪ磯の基低回転速度、■は電機子電流、φけ界
磁磁束、ｖｒｉ電機子電圧、Ｎ＃Ｌｉ回転速度である。

〔発明が解決しようとする問題点Ｊ 従来の電動機の制御装置は、リールに巻取られる材料張
力の設定とリールの回転速度の基になる材料速度の設定
は個別かつ任意に行なわれている。

所定の張力を得るため材料速度の設定には、＠２図のよ
うな材料張力と材料速度の相関表を見て行わねばならな
い。もし材料速度が所定の速度より大きく設定されたり
、所定の張力が得られないコイル径まで材料を巻取ると
材料張力の不足が生じ材料の巻堅さ等に悪影響を及ぼす
問題点があった。

第２図は材料速度と制御可能な張力の関係を示すもので
ある。

この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、材料張力が設定された所定の値に制御可能な
材料速度を設定かつ処理ラインの巻終りタイミングを導
出する装置を得ることを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段］ この発明にかかわる電動機の制御袋ｖ１ｔ＃ｉ、材料へ
与えられる張力の最大値（これを最大張力値と呼ぶ）及
び巻取られるコイルの最小コイル径と電動機の基底回転
数よりその時の材料速度を算出しこの最大張力値、材料
速度及び設定される所定張力値とにより材料張力を所定
張力値に制御可能な材料速度の最適速度を演算及び設定
し、最適速度より所定張力値で巻取れるコイルの最大値
を求め（これを最終巻取りコイル径と呼ぶ）、又最終巻
取りコイル径となった時に巻取り処理ラインを停止させ
るために処理ラインの減速率と最適速度より処理ライン
の減速タイミングを攻め自動減速停止させる最適速度設
定装置を設けたものである。

［作用〕 この発明においては、材料を巻取るための所定張力が設
定されると、最適速度設定装置により、材料速度の最適
値を設定し、材料速度をその速度になるよう制御し、又
所定張力で巻取れるコイル径になった時に巻取り処理ラ
インを自動停止させるよう制御することにより、リール
に巻取られる材料張力を所定の値に制御する。

〔発明の実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す最適速度制御装置
の構成図である。第１図において（１）〜（１５）　＃
′ｉ第３図と同一のものであるので説明は省略しく１６
）は材料張力を所定の値に制御可能とする、材料速度の
最適速度を決定し設定する最適速度設定装置、（１７）
は巻取りリールに巻取られるコイルの径を導出するコイ
ル径演算器、（１８）は駆ｗＪ機、（１９）　＃’ｉ巻
収巻取　（２０）はストリップ等の材料である。

材料に与えられる張力Ｆは（５）式と第４図より下記の
ようになる。巻取機駆動部流電＃機の回転速度Ｎが逆起
電カ一定（定格）の範囲（基底速度ＮＢ乙Ｈｚ最適速度
ＮＴ）で、電機子電流が最大（定格）、コイル径が最小
（最小コイル径）の時が材料張力は最大となり、回転速
度ＮがＮ＜ＮＢの範囲では逆起電力ＣＥＭＥ”が回転速
度Ｎに応じて下がる。

ここで張力Ｆを求める式はＮＢ＜Ｎ！ｒｒの範囲では。

である。ここで（Ｄｏ＋２ｂ、５７１Ｎ　ｄｔ）＝ｎ　
　で、逆起電力ＣＦｉＭＦ一定（定格）材料速度Ｖ−π
Ｄ　Ｎ　−！−ととＲ して（６）式を整理すれば Ｅ’　＝　Ｋ２上　　　　・・・・・・・・・（７）〜 となる。よって巻取機の機械諸元、巻取機駆動用直流電
動機の定格から求まる材料最大張力Ｉｉ’ｎは電機子電
流、工０（定格）、コイル径が最小で回転速度が基低速
度時の材料速度をＶＯとすればとなる。

これより電機子電流工＝工０とした場合の材料張力設定
器（１１）による設定値Ｆに対応する材料速度■は下記
式で求まる。

（８）式より （９）式を（７）式の工に代入して整理すると■＝”　
ＶＯ ２・・・・・・・・・（１０） そして材料張力設定値Ｆに対応する材料速度Ｖを巻取リ
ールの材料速度を決める駆動機の駆動を行う直流型＃機
の回転速度を制御する回転制御装置（１４）の基準速度
として変換器（１５）を介し設定する。

次に材料張力設定値Ｆで、材料速度Ｖで巻取れるコイル
の最終径ＤＦは第２図、第３図より逆起電力ＣＥＭＥ’
が一定（定格）よりコイル径に応じて減少していく折点
に対応するコイル径である。この点は巻取機駆動用直流
電動機の回転速度Ｎが基底速度ＮＢとなるところである
。これよりコイルの最終径ＤＦは下記式で氷まる。

ＶＧＲ・・・・・・・・・（１１） ＤＦ＝η７ 材料張力設定値Ｆで材料を巻取るには最終コイル径ＤＦ
で巻取りを打ち切り処理ラインを停止とせねばならない
。処理ラインの減速率をαとし材料速度Ｖより処理ライ
ン停止までにリールに巻取られる材料の長さＬは となる。又この材料長さＬと材料板厚りの積は材料速度
Ｖより処理ライン停止までに巻取られたコイルの断面積
に相当することより下記式が得られる。

Ｌｈ−五（ＤＦ２−Ｄ８”）　　　　　　　・・・・・
・・・・（１３）ここでり、け減速開始時の材料コイル
径。

ここで減速開始時の材料コイル径ｎｓＩ／′１（１３）
式を整理し下記式で求まる。

材料速度Ｖより減速率αで減速停止して最終コイル径Ｄ
Ｆを満足する減速開始時の材料コイル径Ｄ８が求まると
、回転速度検出器（１３）により検出した駆動機用１１
流電＃機の回転信号Ｎｋと回転速度検出器（２）により
検出したリール駆動用直流電動機の回転速度信号Ｎと、
材料を送り出す駆動ロールの径ＤＢと駆動機と駆動機用
直流電動機間の減速比ＧＲ２かとを比較してり、４Ｄ８
となった時に処理ラインを減速率αで停止させるように
巻取リールの材料速度と決める駆動機の駆動を行う直流
電動機の回転速度を制御する回転制御装置（１４）へ基
準速度を変換器（１５）を介し設定する。

なお、前述の実施例では巻取機の場合について説明した
が、巻戻機であってもよく、前述の実施例と同様の効果
を得ることが出来る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、材料速度の設定を材
料張力より計算し設定する装置を組み入れ材料張力が不
足することを防止したので、材料張力の不足による材料
の巻堅さ等への悪影響を無くす効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の最適速度制御装置をストリップ等の
材料を巻取るリールの材料速度を決める駆動機の電動機
制御装置に組込んだ一実施例を示すブロック図、第２図
は巻取機によって巻取られる材料の速度と制御可能な張
力の関係を示す線図、第３図は従来の巻取りリールの材
料速度を決める駆動機の電動機制御装置の例を示すブロ
ック図、第４図は巻取りリール駆動用直流電動機の特性
を示す線図である。 図において、（１４）　ｌ″ｉ回転速度制御装置、（１
６）　Ｆｉ最−過速實制御装置、（１７）はコイル径演
算器である。 なお図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 材料の巻取り、あるいは巻戻すリールを駆動する電動機
   の発生張力が、材料速度により制限される制御方式を適
   用したリールを有する処理ラインの、材料を送り出す駆
   動機用電動機の速度制御において、巻取られたコイルの
   径を演算する装置の出力と所要張力とにより所要張力に
   応じた材料速度の導出と材料の巻終りタイミングの導出
   をする装置、この装置の出力に従つて電動機の回転速度
   を制御する速度制御装置を備えたことを特徴とする電動
   機の制御装置。