JPS6347076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はストレート伸線機における速度制御
装置に関するものである。

モータで駆動される回転ドラムに線材を巻きつ
けて、線材を所定張力で引張りながらダイスから
線材を引き出して伸線を行なうストレート伸線機
において、定出力制御範囲における定張力制御方
式として、従来、たとえば速度−界磁電流曲線を
関数発生器で作成し、界磁電流を制御する方式が
提案されている。

第１図はこの種のストレート伸線機の制御装置
の要部を示す回路図であつて、１は線材、２はダ
イス、３は線材１を巻付けて回転し、該線材１を
ダイス２から引き出す回転ドラム、４は回転ドラ
ム３を駆動する直流モータ、５は直流モータ４の
界磁電流制御装置、６は直流モータ４の定出力範
囲内での界磁電流を指示する関数を発生する関数
発生器、７は直流モータ４の電機子電圧を制御し
てその速度制御を行なう速度制御装置、８はトル
ク設定器、９は比率設定器、１０は電機子電圧制
御用のサイリスタ、１１は界磁電流制御用のサイ
リスタである。

第１図に示した制御装置においてはライン速度
は比率設定器９により設定され、またトルクはト
ルク設定器８により設定される。

一方、界磁電流は比率設定器９で設定された設
定値にしたがつて、モータの速度−界磁電流特性
に対応した信号を生じる関数発生器６の出力によ
つて制御される。

上述の構成によれば、基底速度に対する、運転
しようとする速度に比例した電機子電流値を予じ
め計算して、この計算値に対応したトルクをトル
ク設定器９に設定する必要があり、操作が煩雑で
あつた。

また関数発生器６の出力特性は直線ではなく、
モータの速度−界磁電流特性によつて定まる曲線
であるので、折れ線による近似値しか得られず、
精度的に劣り、また構造が複雑で高価になるとい
う問題があり、使用時における調整も困難である
という問題もあつた。

この発明は上述の問題を解消するためになされ
たもので、界磁設定は設定された一定値とすると
ともに、所定速度以上ではモータ速度に対応して
界磁電流と電機子電流とを変化させるように構成
して張力制御を行なうことにより、出力が直線的
に変化する関数発生器を用いることを可能とし、
かつ関数発生器の出力によつて設定トルク値を制
御することにより、トルク設定も容易になし得る
ストレート伸線機の速度制御装置を提供すること
を目的とするものである。

以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明
する。

第２図において、２０，４０，６０は伸線機の
第１、第２、第３伸線ブロツク、２１，４１，６
１は各伸線ブロツクに設けた釜と呼ばれる回転ド
ラム、２２，４２，６２は各回転ドラム２１，４
１，６１を回転駆動する直流電動機、２３，４
３，６３は各回転ドラム２１，４１，６１の直前
に設けられた伸線用のダイスである。

線材１は貯留部１０から引き出されて第１伸線
ブロツク２０のダイス２３を通つて所定の太さに
減面され、かつ第１の回転ドラム２１に数回程度
巻回され、回転ドラム２１が回転すると、該ドラ
ム２１の周面と線材１との間のまさつ力によつて
線材１は第２伸線ブロツク４０の方へ引き出され
る。後段の伸線ブロツク４０，６０も上述と同様
にして、各ダイス４３，６３を通つて順次所定の
太さに減面されて伸線が行なわれる。

２４，４４，６４は各伸線ブロツクの電動機２
２，４２，６２を制御する制御装置である。

第１の伸線ブロツクの制御装置２４は速度制御
系として構成されており、２５は伸線速度を設定
するマスタ速度設定器で、その設定信号は加え合
わせ点２６に印加され、電動機２２の速度発電機
２７から負帰還される信号との差が演算され、そ
の差信号がPI調節器にてなる速度制御増幅器２
８に印加される。速度制御増幅器２８の出力信号
は加え合わせ点３３に印加されて、電動機２２の
電流を検出する変流器３４との差が演算される。
そしてその差信号は電流調節器２９を介して位相
制御装置３０に印加される。この位相制御装置３
０の出力信号は交流電源３１に接続されたサイリ
スタ３２のゲートに印加され、該サイリスタ３２
の点弧位相が制御されるようになつている。サイ
リスタ３２の出力電圧は電動機２２の電機子に印
加され、電動機２２はマスタ速度設定器２５で設
定された速度で運転されるようになつている。な
お電動機２２の界磁電流は界磁設定器３８の設定
値にしたがつて界磁調節器３７がサイリスタ３９
を制御することにより、電機子電圧の低い範囲
（低速度域）では強め界磁に設定され、かつ運転
時において、電機子電圧と強め界磁設定値との突
き合せを行なつて、電機子電圧が強め界磁設定値
を越えるとその超過した分に相当して界磁電流を
弱める。

第２伸線ブロツク以後の各ブロツクの制御装置
はトルク制御と速度制御とを組み合わせた系とし
て構成されており、各装置の構成は同一であるの
で第２伸線ブロツクの制御装置４４について説明
する。

制御装置４４において、４５は第２伸線ブロツ
クの電動機４２の速度をダイス４３の減面率に合
わせて設定するための比率設定器で、この比率設
定器４５の入力端子はマスタ速度設定器２５の出
力端子と接続されており、この比率設定器４５の
出力端子の電圧はマスタ速度設定器２５の設定値
に追従して変化するようになつている。

比率設定器４５の出力信号は加合せ点４６に加
えられ、電動機４２の速度を検出する速度発電機
４７の信号との差が演算され、その差信号は速度
制御増幅器４８に印加される。加合せ点４６には
速度制御増幅器４８で制御し得る電動機４２の最
高速度の約１％に相当するバイアス信号ΔSが印
加され、比率設定器４５で設定した速度信号にこ
のバイアス信号ΔSが加算された値で電動機速度
が設定されるようになつている。このようにΔS
を重畳することによつて速度増幅器４８は、線材
１が断線なしで正常に送給されている場合には、
その出力が飽和値となる。

速度制御増幅器４８の出力信号はリミツタ５５
に印加される。リミツタ５５には電動機４２を所
定のトルクで運転するように設定するトルク設定
器５０から信号が印加されており、リミツタ５５
の制限値は、このトルク設定器５０の設定値に応
じて変化するようになつている。

トルク設定器５０の一方の端子は関数発生器５
６に接続されている。関数発生器５６は速度発電
機４７の速度信号を受けて、第３図に示すように
定トルク領域から定出力領域に移る一定速度V₀
以上では速度に比例して直線的に増加する電圧を
発生する。

この構成によつて、電動機の定出力領域では、
電動機速度に比例して電機子電流が増加するよう
に指令が与えられるように構成されている。

リミツタ５５の出力信号は加合せ点４９に印加
され、変流器５１から負帰還される電動機４２の
電機子電流との差が演算されて、その差信号がト
ルク制御増幅器５２に印加される。

速度調節器４８が飽和している状態では最大出
力となつているが、これが制限器（リミツタ）５
５によつてトルク設定器５０で設定された値に制
限されて、加合せ点４９を介して電流（トルク）
制御増幅器５２の電流（トルク）指令値として与
えられる。

電流制御増幅器５２は加合せ点４９で比較され
て、この電流指令値と電流帰還値との偏差に応じ
た出力を位相制御装置５３に与える。

この位相制御装置５３の出力はサイリスタ５４
のゲートに印加され、該サイリスタ５４の点弧位
相を制御するようになつている。

サイリスタ５４の出力電圧は直流電動機４２の
電機子に印加され、該電動機４２を定トルク運転
するようになつている。

電動機４２の界磁電流を制御する界磁調節器５
７に強め界磁設定器５８の設定値と電動機４２の
電機子電圧とが印加されており、一方界磁調節器
５７の出力はサイリスタ５９のゲートに印加さ
れ、該サイリスタ５９の点弧位相を制御するよう
になつている。この構成によつて、電機子電圧の
低い範囲（低速度域）では強め界磁に設定され、
かつ運転時において、電機子電圧と強め界磁設定
値との突き合せを行なつて、電機子電圧が強め界
磁設定値を越えるとその超過した分に相当して界
磁電流を弱める。界磁が弱くなることにより前述
したリミツタ５５の出力電圧変化と協働して、電
動機出力したがつて伸線が定張力制御されるよう
になつている。

第３伸線ブロツク６０の制御装置６４の各構成
部分には第２伸線ブロツク４０の制御装置４４と
類似の符号を付した。

上記のように構成した装置において、マスタ速
度設定器２５を所定のライン速度に設定し、また
比較設定器４５，６５はそれぞれダイス４３，６
３の減面率に見合つた値に設定し、トルク設定器
５０，７０もそれぞれ適宜に設定する。また線材
１をダイス２３，４３，６３に通すとともに回転
ドラム２１，４１，６１に数回程度巻きつけて、
伸線機を運転する。

また界磁設定器３８，５８，７８はそれぞれ所
要の強め界磁に設定される。

運転時にはマスタ速度設定器２５の設定値は加
合せ点２６に加えられ、電動機２２の速度を表わ
す信号と突き合わされて、その差が速度制御増幅
器２８に印加される。速度制御増幅器２８は、加
合せ点２６で比較された速度指令値と速度帰還値
との偏差に応じて電流指令値を出力する。電流調
節器２９はこの電流指令値と電流検出器３４から
の電流帰還値との偏差に応じて位相制御装置３０
に電圧指令を与える。位相制御装置３０は、電圧
指令値に応じてサイリスタの位相制御信号を発生
する。

そしてサイリスタ３２は位相制御装置３０の出
力に応じた位相で点弧し、所定の直流電圧を電動
機２２の電機子に印加する。これによつて電動機
２２、したがつて回転ドラム２１はマスタ速度設
定器２５で設定された速度で回転し、回転ドラム
２１により引張られてダイス２３を通つて伸線さ
れながら走行する。

一方マスタ速度設定器２５の設定電圧は比率設
定器４５，６５に印加され、適宜な比率で変換さ
れた電圧が加合せ点４６，６６に印加され、バイ
アス信号ΔSと重畳されるとともに、速度発電機
４７，６７から得られる電動機４２，６２の速度
信号と突き合わされる。その差信号が速度制御増
幅器４８，６８に印加され、その差信号とバイア
ス電圧ΔSとの和に対応した出力電圧を生じる。

このように比率速度設定器４５，６５にバイア
ス信号ΔSを加算するので、速度指令としては最
適値よりΔSだけで大きい値が速度制御増幅器４
８，６８に与えられる。しかし正常時には電動機
４２，６２の速度は回転ドラム４１，６１に巻か
れた線材１の速度に拘束されるので、速度発電機
４７，６７からの帰還量は速度指令値より小さく
なる。したがつて速度制御増幅器４８，６８の入
力には常に＋ΔSの偏差が加わるので、その出力
は飽和し、最大出力を発生する。

速度制御増幅器４８，６８の飽和出力はリミツ
タ５５，７５に印加され、トルク設定器５０，７
０で設定された値に制限されて、電流（トルク）
指令値として加合せ点５５，７５に印加される。
そして変換器５１で得られた電動機４２，６２の
電機子電流値と突き合わされて、その差信号がト
ルク制御増幅器５２，７２で増幅されて位相制御
装置５３，７３に印加される。そして位相制御装
置５３，７３の出力によりサイリスタ５４，７４
を位相制御して、電動機４２，６２の電機子電流
を制御し、電動機トルクがトルク設定器５０，７
０で設定された値になるようにトルク制御が行な
われる。

上述のようにリミツタ５５，７５が設けられか
つ速度制御増幅器４８，６８にバイアス信号ΔS
が加えられるので、速度制御増幅器４８，６８
は、伸線が正常に行なわれているときには実質的
に動作せず、制御装置４４，６４は電流調節器
（トルク制御増幅器）のみが有効に作用して、ト
ルク制御系として運転される。

上述の制御において、電動機の低速度領域（定
トルク領域）では電機子電圧は低いために界磁は
一定の強め界磁で運転されるとともに、速度発電
機の出力が低い範囲では関数発生器５６の出力電
圧は一定値E₀に保たれる。

ライン速度が定トルク領域と定出力領域の境界
V₀を越えると電機子電圧の増加に従つて界磁調
節器５７，７７の出力は減少してサイリスタ５
９，７９の点弧位相は遅れ、界磁電流はライン速
度に比例して減少する。

一方速度発電機５６，７６の出力電圧がライン
速度に対応して増加すると、関数発生器５６，７
６の出力電圧も第３図の曲線に示すように増加し
て、トルク発生器５０，７０に印加される電圧も
上昇して、リミツタ５５の上限値も高くなる。

上述の動作の結果トルク制御増幅器５２，７２
へ印加される指令信号も上昇して、電動機４２，
６２の電機子電流が増加して、上記のように電機
子電流を変化させる電機子電圧の増加にしたがつ
て界磁電流が減少し、そのため電動機の発生トル
クが極めて減少し、電動機出力は一定に制御され
る。さらにこのような定出力制御においては、バ
イアス電圧ΔSの印加によつて常に第２の伸線ブ
ロツク電動機が第１の伸線ブロツクの電動機より
速く回転することになり、伸線１は充分な張力を
加えられることになる。そして定出力領域におい
ては電動機の発生トルクが極めて小さくなつてい
るので、電動機速度の変化による張力の変化も小
さくなり、したがつて伸線に過大な張力が加わる
ことなくほぼ一定張力を加えることとなり、伸線
１の定張力制御が行なわれる。

上述の制御において、バイアス電圧ΔSの印加
によつて、回転ドラム４１によつて巻取られる線
材１の速度は、ダイス４３より前側（第１伸線ブ
ロツク２０側）の線材速度よりも少し早くなるよ
うに制御され、線材１には充分な張力が加えられ
るので回転ドラム２１と４１との間で線材のたる
みは生じない。同様の関係が第２伸線ブロツク４
０と第３伸線ブロツク６０との間の線材にも成立
するので、線材１は回転ドラム４１（或いは６
１）に充分な力で巻きつけられ、回転ドラム４
１，６１の回転にともなつて、ダイスの前段側の
線材に作用するバツクテンシヨンに打勝つて線材
１を引き抜くことができる。

なお速度制御増幅器４８にバイアス電圧ΔSが
印加されていない場合を考えると、比率設定器４
５，６５の設定値がダイス４３，６３の減面率や
線材１の太さ等によつて定まる比率に対して厳密
に対応していない場合、特に比率設定器４５，６
５の出力電圧が所定の値よりも低くなるように設
定されている場合には、電動機４２，６２の速度
が低くなり、回転ドラム４１，６１に線材が巻付
けられる力が弱くなり線材１を充分な張力で引き
抜くことができなくなる。

これに対して、この実施例においては、バイア
ス電圧ΔSを速度指令に重畳するようになつてい
るので、比率設定器４５，６５の設定が多少正確
でない場合でも、上記バイアス電圧ΔSが加算さ
れることによつて、その設定誤差は補償され、電
動機４２，６２は高い速度で運転し、線材１を所
定の張力で引抜くことができる。

なおトルク設定器５０，７０の設定値を変更す
るとリミツタ５５，７５の制限値が変化して電動
機４２，６２の発生トルクも変化して、線材１の
引抜力を変更することができる。また設定トルク
も各段で随意に制御できる。

なおライン速度が変化すると関数発生器の出力
によつてトルク設定器５０，７０の出力（設定ト
ルク）も自動的に修正されるので、ライン速度に
対応して所要トルクを計算し、トルク設定器５
０，７０を再設定する必要がなくなり操作が簡易
になる。

以上詳述したように、この発明はストレート伸
線機の速度制御装置において、線材を引張る直流
電動機の定出力領域では界磁電流を電機子電圧に
対応して減少させる一方、トルク設定器から印加
されるトルク設定値を電動機速度に比例的に増加
させることにより、電機子電流を制御して、上記
界磁電流の制御と協働して、定張力運転を行なう
ようにしたものであつて、トルク設定値を制御す
る関数発生器は出力が直線的に変化する特性を有
するものを使用できるので、関数発生器を安価に
構成でき、かつ正確な定張力制御を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はストレート伸線機の従来の制御方式の
一例を示す回路図、第２図はこの発明の一実施例
を示す回路図、第３図は第２図の実施例に用いる
関数発生器の出力の一例を示すグラフである。 １……線材、２０，４０，６０……伸線ブロツ
ク、２１，４１，６１……回転ドラム、２２，４
２，６２……電動機、２３，４３，６３……ダイ
ス、２４，４４，６４……制御装置、２５……マ
スタ速度設定器、４５，６５……比率設定器、２
８，４８，６８……速度制御増幅器、３０……位
相制御装置、５０，７０……トルク設定器、５
１，７１……変流器、５２，７２……トルク制御
増幅器、５３，７３……位相制御装置、５５，７
５……リミツタ、５６，７６……関数発生器、５
７，７７……界磁調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数段の伸線ブロツクのそれぞれに設けた回
   転ドラムに線材を巻き付けるとともに、各回転ド
   ラムを個別の電動機により駆動することにより、
   各回転ドラムの前側に設けたダイスに線材を通し
   て伸線するようにしたストレート伸線機におい
   て、 前記の全部の段の伸線ブロツクにはそれぞれ、
   電動機に供給する電力を制御する電力変換器と、
   この電力変換器に電流指令値と電流実際値との偏
   差に応じて制御指令を与える電流調節器と、この
   電流調節器に速度設定値と速度実際値との偏差に
   応じて電流指令を与える速度調節器と、予め設定
   した弱め界磁設定電圧と前記電動機の電機子電圧
   とを比較し前記電機子電圧が前記弱め界磁設定電
   圧より小さい間は前記電動機の界磁電流を強めの
   所定の値に保ち、前記電機子電圧が前記弱め界磁
   設定電圧より大きくなるとその差に応じて界磁電
   流を減少させる界磁調整器とを設け、 ２段目以降の伸線ブロツクにはそれぞれ、さら
   に、前記各速度調節器から各電流調節器へ与える
   電流指令値を予め設定された制限値以下に制限す
   るリミツタおよび前記電動機の速度実際値に応じ
   てその値が基底速度までは一定の電圧を発生し、
   基底速度を越えるとその値に比例して増加する電
   圧を発生する関数発生器を付加的に設け、この関
   数発生器の出力電圧を前記リミツタの制限値設定
   入力として加えるとともに、 初段の伸線ブロツクの速度調節器に、マスタ設
   定器から所定の速度設定値を与え、かつ、２段目
   以降の伸線ブロツクの速度調節器にそれぞれ、初
   段の伸線ブロツクに与えられた速度設定値と各段
   のダイスの減面率で決まる速度よりわずかに大き
   い値となるようにバイアスの加えられた速度設定
   手段を設けたことを特徴とするストレート伸線機
   の速度制御装置。