JPS63257496A - Press driving controller - Google Patents
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、プレス機械の駆動装置に係り、特に可変電
圧可変周波数（Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ）インバータを使用する
電力変ｍ器で制御を行うプレス駆動制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a drive device for a press machine, and particularly to a press machine that is controlled by a power transformer using a variable voltage variable frequency (V V V F) inverter. The present invention relates to a drive control device.
この種の制御装置として、従来第３図に示すように構成
したものが知られている。第３図において、参照符号ｌ
Ｏは電力変換器、１２は直流電動機、１４はプレス機械
、１６は電流検出器、１８は電流調節器、２０は速度検
出器、２２は速度調節器、２４は交流電源、２６は界磁
電流制御器、２８は界磁コイル、３０はフユーズ、３２
はカップリング、３４は負荷電流スイッチ、３６は界磁
電流スイッチ、３８は主回路ブレーカ−１４０はフライ
ホイールをそれぞれ示す。As this type of control device, one configured as shown in FIG. 3 is conventionally known. In FIG. 3, reference numeral l
O is a power converter, 12 is a DC motor, 14 is a press machine, 16 is a current detector, 18 is a current regulator, 20 is a speed detector, 22 is a speed regulator, 24 is an AC power supply, 26 is a field current controller, 28 is a field coil, 30 is a fuse, 32
34 is a load current switch, 36 is a field current switch, 38 is a main circuit breaker, and 140 is a flywheel.
しかるに、プレス機械１４はフライホイール４０によっ
てプレス作業を行う瞬時のエネルギーを供給される。こ
のフライホイール４０はカップリング３２によって直流
電動機１２と軸結合されている。この直流電動機１２の
回転子を構成する電機子コイルは、フユーズ３０を介し
て電力変換器１０に接続され、電力変換器１０は電流検
出器１６．負荷電流スイッチ３４．主回路ブレーカ−３
８を介して交流電源２４に接続される。また、直流電動
機１２には速度検出器２０が軸結合され、この速度検出
器２０により検出された信号は速度調節器２２．電流調
節画工８を介して電力変換器１０にフィードバックする
よう回路構成される。さらに、直流電動機１２の界磁コ
イル２８は、界磁電流ｉｆｉｌＪｇｊＩ器２６．界磁電
流スイッチ３６．主回路ブレーカ−３８を介して交流電
源２４に接続される。電力変換器１０は、交流を直流に
変換する順変換回路と、直流平滑回路と、直流を交流に
変換する逆変換回路とからなり、半導体スイッチング素
子を使用したＶＶＶＦコンバータとして構成される。However, the press machine 14 is supplied with instantaneous energy by the flywheel 40 to perform the press operation. This flywheel 40 is axially coupled to the DC motor 12 by a coupling 32. The armature coil constituting the rotor of this DC motor 12 is connected to a power converter 10 via a fuse 30, and the power converter 10 is connected to a current detector 16. Load current switch 34. Main circuit breaker-3
It is connected to the AC power supply 24 via 8. Further, a speed detector 20 is axially coupled to the DC motor 12, and a signal detected by the speed detector 20 is transmitted to a speed regulator 22. The circuit is configured to feed back to the power converter 10 via the current regulator 8. Furthermore, the field coil 28 of the DC motor 12 has a field current ifilJgjI device 26. Field current switch 36. It is connected to the AC power supply 24 via a main circuit breaker 38. The power converter 10 includes a forward conversion circuit that converts alternating current to direct current, a direct current smoothing circuit, and an inverse conversion circuit that converts direct current to alternating current, and is configured as a VVVF converter using semiconductor switching elements.
このように構成される制御装置は、速度検出５２０で回
転速度を検出し、これを設定値と比較し、その差を速度
調節器２２で増幅する。また、直流電動機１２の回転子
である電機子コイルを流れる負荷電流を電流検出器１６
で検出し、この検出信号を速度調節器２２の出力信号と
比較して電力変換器１０の制御信号を得、この制御信号
を電流調節器１８を介して電力変換器１０へ供給して位
相制御を行う。なお、界磁電流制御器２６の界磁電流の
制纏も同様に行うことができる。The control device configured in this manner detects the rotational speed with the speed detection 520, compares it with a set value, and amplifies the difference with the speed regulator 22. In addition, a current detector 16 detects the load current flowing through the armature coil, which is the rotor of the DC motor 12.
This detection signal is compared with the output signal of the speed regulator 22 to obtain a control signal for the power converter 10, and this control signal is supplied to the power converter 10 via the current regulator 18 for phase control. I do. Note that the field current controller 26 can control the field current in the same manner.
このような動作を行う制御装置を、ブレス機械Ｉ４に適
用した場合のプレス作業について、第２図に示す動作特
性線図に基づいて説明する。The press operation when the control device that performs such an operation is applied to the press machine I4 will be explained based on the operation characteristic diagram shown in FIG. 2.
第２図は、フライホイール４０の回転角に対する（ａ）
プレス機械１４のプレス加圧力、（ｂ）直流電動機１２
の回転速度、（Ｃ１直流電動機１２の負荷電流に関する
特性をそれぞれ示すものである。FIG. 2 shows (a) the rotation angle of the flywheel 40.
Press force of press machine 14, (b) DC motor 12
The rotational speed of (C1) and the load current characteristics of the DC motor 12 (C1) are shown respectively.
なお、フライホイール４０の回転角度を示す横軸は、フ
ライホイール４０に対するクランクアームの上死点をＰ
としてこれを回転角０°および３６０°で示し、クラン
クアームの下死点をＱとしてこれを回転角１８０°で示
す。まず、ブレス機械１４の加圧力が作用する時点で、
直流電動機１２の負荷電流ＩＬ は破線で示すように
突流し、回転速度は低下する。次いで、プレス動作が完
了すると、直流電動機１２は急速にその負荷電流ＩＬ’
が減少すると共に回転速度が元の状態に回復する。この
場合、前記負荷電流ＩＬ ’は、直流電動機１２の速
度対電流特性に依存しているため、突入電流が大きくな
り、定格電流の約３倍となる。Note that the horizontal axis indicating the rotation angle of the flywheel 40 indicates the top dead center of the crank arm relative to the flywheel 40.
This is shown as a rotation angle of 0° and 360°, and the bottom dead center of the crank arm is set as Q, and this is shown as a rotation angle of 180°. First, when the pressurizing force of the breath machine 14 is applied,
The load current IL of the DC motor 12 rushes as shown by the broken line, and the rotational speed decreases. Then, when the pressing operation is completed, the DC motor 12 rapidly reduces its load current IL'
decreases and the rotational speed returns to its original state. In this case, since the load current IL' depends on the speed vs. current characteristic of the DC motor 12, the rush current becomes large and becomes about three times the rated current.
また、ブレス機械の駆動装置として、誘導電動機を使用
するものも知られている。この場合の制御系統を示せば
第４図の通りである。すなわち、第４図において、参照
符号４２ば誘導電動機を示し、その他用３図に示すもの
と共通の構成部分については同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。Furthermore, a device using an induction motor as a drive device for a press machine is also known. The control system in this case is shown in FIG. That is, in FIG. 4, reference numeral 42 indicates an induction motor, and other components common to those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.
しかしながら、前述した従来のプレス駆動制御装置にお
いては、次のような問題点を有する。However, the conventional press drive control device described above has the following problems.
すなわち、第３図に示す直流電動機を適用する場合は、
その回転速度の回復時に有効な加速電流を供給して回復
を速めようとしても、直流機の速度特性に依存している
ため、加速電流を流すことができない、また、直流電動
機の場合、ブラシと整流子はその保守に手間と費用が掛
る難点がある。さらに、制御系が複雑となるため、装置
の製造コストが増大する難点がある。一方、第４図に示
す誘導電動機を適用する場合は、電流調節器を要せず、
ピーク負荷での電流突流を抑制するため、誘導電動機の
回転子コイルの抵抗値を増加させたハイスリップ特性に
している結果、−回転子の発熱が大きく、標準誘導電動
機に比較して定格が増大し、コストが増大する欠点があ
る。さらに、ピーク負荷において、誘導電動機の電流交
流は直流電動機の電流突流より大きくなる欠点もある。That is, when applying the DC motor shown in Fig. 3,
Even if you try to speed up the recovery by supplying an effective accelerating current when the rotational speed recovers, the accelerating current cannot flow because it depends on the speed characteristics of the DC motor, and in the case of a DC motor, the brush Commutators have the disadvantage that their maintenance is time consuming and costly. Furthermore, since the control system becomes complicated, there is a drawback that the manufacturing cost of the device increases. On the other hand, when applying the induction motor shown in Fig. 4, no current regulator is required.
In order to suppress the current rush at peak loads, the induction motor's rotor coil has a high-slip characteristic with an increased resistance value. As a result, the rotor generates more heat and the rating is increased compared to a standard induction motor. However, it has the disadvantage of increased cost. Furthermore, at peak loads, the current alternating current of the induction motor is larger than the current rush of the direct current motor.
そこで、本発明の目的は、標準の誘導電動機と電力変換
装置とを使用して、低コストでしかも制御性能の優れた
プレス駆動制御装置を提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a press drive control device that uses a standard induction motor and a power conversion device, is low in cost, and has excellent control performance.
Ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明に係るプレス駆動制御装置は、ピーク負荷のエネ
ルギーを供給するよう構成した電動機駆動によるプレス
駆動制御装置において、誘導電動機を設け、この誘導電
動機に対し負荷電流を検出してこの検出値が所定値を超
えた際に前記負荷電流をパルス幅変調制御により一定値
に保持する電力変換器を設けることを特徴とする。Means for Solving Problem C] The press drive control device according to the present invention is a press drive control device driven by an electric motor configured to supply peak load energy. The present invention is characterized in that a power converter is provided that detects a current and maintains the load current at a constant value by pulse width modulation control when the detected value exceeds a predetermined value.
前記のプレス駆動制御装置において、電力変換器は可変
電圧可変周波数インバータからなり、誘導電動機の負荷
電流を電流検出器で検出し、この検出値が所定値を超え
た際に出力周波数を低下させてその負荷電流を一定に保
持するインバータのパルス幅変調制御を行う電流調節器
を設けることができる。In the press drive control device described above, the power converter consists of a variable voltage variable frequency inverter, which detects the load current of the induction motor with a current detector, and reduces the output frequency when this detected value exceeds a predetermined value. A current regulator may be provided to perform pulse width modulation control of the inverter to maintain the load current constant.
本発明に係るプレス駆動制御装置によれば、プレス機械
の加圧力が作用する時点すなわちピーク負荷の時点で、
誘導電動機の負荷電流が電流突流となる場合、電流調節
器によって電力変換器をパルス幅変調して負荷電流が一
定となるよう電流刺激機能を発揮する。すなわち、突入
電流が設定された定格値を超えた際に、電流調節器は周
波数を低下させて誘導電動機の負荷電流を抑制し、また
負荷電流が定格値以下となる際には、電流調節器の周波
数が増大して負荷電流を増加させ、減少した回転速度の
回復を速めることができる。このような動作により、負
荷電流は一定値に平均化され、電動機の２次銅損を小さ
くすることが可能となり、電動機の定格を縮少して製造
コストを低減することができる。According to the press drive control device according to the present invention, at the time when the pressing force of the press machine is applied, that is, at the time of peak load,
When the load current of the induction motor becomes a current rush, the current regulator performs a current stimulation function by pulse width modulating the power converter to keep the load current constant. In other words, when the inrush current exceeds the set rated value, the current regulator reduces the frequency to suppress the load current of the induction motor, and when the load current falls below the rated value, the current regulator frequency can be increased to increase the load current and speed up the recovery of the reduced rotational speed. Through such an operation, the load current is averaged to a constant value, making it possible to reduce the secondary copper loss of the motor, reducing the rating of the motor, and reducing manufacturing costs.
また、負荷電流の電流突流を抑制できるため電源容量も
小さくすることができる。Furthermore, since the current rush of the load current can be suppressed, the power supply capacity can also be reduced.
次に、本発明に係るプレス駆動制御装置の実施例につき
添付図面を参照しながら以下詳細に説明するゆ
第１図は、本発明に係るプレス駆動制御装置の一実施例
を示す系統図である。第１図において、参照符号４４は
電力変換器、４６は誘導電動機、４８は電流調節器をそ
れぞれ示す。なお、第３図に示す構成部分と同一部分に
ついては、同一の参照符号を使用して説明する。誘導電
動機４６は、カップリング３２を介してフライホイール
４０と連結し、電力変換器４４．電流検出器１６．負荷
電流スイッチ３４および主回路ブレーカ−３８を介して
交流電源２４に接続される。電流検出器１６の出力信号
は、電流調節器４８を介して電力変換器４４に入力する
よう回路構成される。なお、電力変換器４４は、前述し
た従来のものと同様に構成される。電流検出器は、電力
変換器４４の出力側に設けることも可能である（第１図
に破線で示す）。電力変換器４４は、例えば標準形のＶ
ＶＶＦインバータを使用することができる。また、誘導
電動機４６には、標準三相誘導電動機を使用し、この誘
導電動機４６に対し通常の電流制置特性をもつオペアン
プにより構成され、電流検出器１６からの検出信号と速
度設定信号とを比較して電力変換器４４に対し制御信号
を供給して速度制御を行う電流調節器４８が設けられる
。Next, an embodiment of the press drive control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Fig. 1 is a system diagram showing an embodiment of the press drive control device according to the present invention. . In FIG. 1, reference numeral 44 represents a power converter, 46 represents an induction motor, and 48 represents a current regulator. Components that are the same as those shown in FIG. 3 will be described using the same reference numerals. An induction motor 46 is coupled to a flywheel 40 via a coupling 32 and a power converter 44 . Current detector 16. It is connected to the AC power source 24 via a load current switch 34 and a main circuit breaker 38. The circuit is configured such that the output signal of current detector 16 is input to power converter 44 via current regulator 48 . Note that the power converter 44 is configured similarly to the conventional one described above. A current detector can also be provided on the output side of the power converter 44 (indicated by a broken line in FIG. 1). The power converter 44 is, for example, a standard type V
A VVF inverter can be used. In addition, a standard three-phase induction motor is used as the induction motor 46, and the induction motor 46 is configured with an operational amplifier having normal current control characteristics, and the detection signal from the current detector 16 and the speed setting signal are transmitted to the induction motor 46. In comparison, a current regulator 48 is provided which supplies a control signal to the power converter 44 to control its speed.
このように構成された本発明に係るプレス駆動制御装置
は、プレス機械１４を駆動し、プレス作業を行うに際し
、第２図（ａｌに示すようにプレス機械工４の加圧力が
作用する時、第２図（ｂｌに示すように回転速度は減少
する。これに伴い、誘導電動機４６の負荷電流ＩＬ
が増加する。この場合、この負荷電流ＩＬ の増加は
電流検出器１６によって検出し、この検出値が予め定め
た定格値を超えた際に、電流調節器４８は電力変換器４
４に対して供給する制御信号の」波数を低下させること
により、電力変換器４日をパルス幅変調制御して前記負
荷電流ＩＬ を一定値に制限することができる。すな
わち、第２図ｆｃ）に実線で示す負荷電流ＩＬ の特
性となる。従ってプレス動作が完了しても、負荷電流Ｉ
Ｌ には変化がなく、図示しないが、加速時には加速
電流を強めて速度の回復を速めることができる。The press drive control device according to the present invention configured as described above drives the press machine 14 to perform press work, and when the pressing force of the press machinist 4 acts as shown in FIG. As shown in FIG. 2 (bl), the rotational speed decreases. Along with this, the load current IL of the induction motor 46
increases. In this case, the increase in the load current IL is detected by the current detector 16, and when this detected value exceeds a predetermined rated value, the current regulator 48
By lowering the wave number of the control signal supplied to the power converter 4, the load current IL can be limited to a constant value by pulse width modulation control of the power converter 4. That is, the characteristic of the load current IL is shown by the solid line in FIG. 2 fc). Therefore, even if the pressing operation is completed, the load current I
There is no change in L, and although not shown, during acceleration, the acceleration current can be strengthened to speed up speed recovery.
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るプレ
ス駆動制御装置によれば、プレス機械は勿論のことピー
ク負荷を必要とする機械装置の駆動制御装置において、
特殊機能をもつ電動機とそのための制御装置を使用する
ことなく、標準の誘導電動機とＶＶＶＦインバータとの
組合せによって、誘導電動機の負荷電流を検出してその
検出値が定格値を超えた際に電力変換器のパルス幅変調
制御により負荷電流を一定値に保持して、安定かつ迅速
な電動機駆動制御を達成することができる。As is clear from the embodiments described above, the press drive control device according to the present invention can be used not only in press machines but also in drive control devices for mechanical devices that require peak loads.
By using a combination of a standard induction motor and a VVVF inverter, the load current of the induction motor is detected and the power is converted when the detected value exceeds the rated value, without using a motor with special functions and a control device for it. The load current can be maintained at a constant value through pulse width modulation control of the device, and stable and rapid motor drive control can be achieved.
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲において種々の設計変更をな
し得ることは勿論である。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
第１図は本発明に係るプレス駆動制御装置の一実施例を
示す系統図、第２図は第１図および第３図に示すプレス
駆動制御装置の動作特性線図、第３図および第４図は従
来のプレス駆動制御装置の系統図である。
１０．４４．、、電力変換器 １２． 、 、直流
電動機１４、、、プレス機械 １６，５０．、、
電流検出器１８．４８．、、電流調節器 ２０．、
、速度検出器２２、、、速度調節器 ２４．、、
交流電源２６、、、界磁電流制御器 ２８．、、界磁
コイル３０・・・フユーズ ３２．、、カップ
リング３４、、、負荷電流スイッチ
３６、、、界磁電流スイッチ
３Ｂ、、、主回路ブレーカ−
４０、、、フライホイール ４２．、、誘導電動機４
８、、、標準誘導電動機
特許出願人 富士電機株式会社
ＦＩＧ、１
ＦＩＧ、３FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of the press drive control device according to the present invention, FIG. 2 is an operating characteristic diagram of the press drive control device shown in FIGS. 1 and 3, and FIGS. The figure is a system diagram of a conventional press drive control device. 10.44. ,,power converter 12. , , DC motor 14, , Press machine 16,50. ,,
Current detector 18.48. ,, current regulator 20. ,
, speed detector 22, , speed regulator 24. ,,
AC power supply 26, field current controller 28. ,, Field coil 30...Fuse 32. , Coupling 34, Load current switch 36, Field current switch 3B, Main circuit breaker 40, Flywheel 42. ,, induction motor 4
8, Standard induction motor patent applicant Fuji Electric Co., Ltd. FIG, 1 FIG, 3
Claims (2)
電動機駆動によるプレス駆動制御装置において、誘導電
動機を設け、この誘導電動機に対し負荷電流を検出して
この検出値が所定値を超えた際に前記負荷電流をパルス
幅変調制御により一定値に保持する電力変換器を設ける
ことを特徴とするプレス駆動制御装置。(1) In a press drive control device driven by an electric motor configured to supply peak load energy, an induction motor is provided, a load current is detected for the induction motor, and when this detected value exceeds a predetermined value, the A press drive control device comprising a power converter that maintains a load current at a constant value through pulse width modulation control.
において、電力変換器は可変電圧可変周波数インバータ
からなり、誘導電動機の負荷電流を電流検出器で検出し
、この検出値が所定値を超えた際に出力周波数を低下さ
せてその負荷電流を一定に保持するインバータのパルス
幅変調制御を行う電流調節器を設けてなるプレス駆動制
御装置。(2) In the press drive control device according to claim 1, the power converter includes a variable voltage variable frequency inverter, the load current of the induction motor is detected by a current detector, and this detected value is a predetermined value. A press drive control device that is equipped with a current regulator that performs pulse width modulation control of an inverter that reduces the output frequency and holds the load current constant when the load current exceeds the load current.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090951A JPH06106037B2 (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Press drive controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090951A JPH06106037B2 (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Press drive controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63257496A true JPS63257496A (en) | 1988-10-25 |
| JPH06106037B2 JPH06106037B2 (en) | 1994-12-21 |
Family
ID=14012783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090951A Expired - Lifetime JPH06106037B2 (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Press drive controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06106037B2 (en) |
Cited By (1)
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| EP1892081B1 (en) * | 2001-12-21 | 2014-06-25 | Aida Engineering, Ltd. | Press machine |
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1987
- 1987-04-15 JP JP62090951A patent/JPH06106037B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06106037B2 (en) | 1994-12-21 |
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