JPS6347077B2 - - 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。

電動機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、界磁設定は設定された一定値とすると
ともに、所定速度以上では電動機速度に対応して
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から引出す回転ドラム、４は回転ドラム３
を駆動する直流電動機、５は直流電動機４の界磁
電流を調節する界磁調節器、６は界磁設定器であ
る。７は直流電動機４の電機子電圧を制御して電
動機４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。１２は直流電動機４に結合して
この直流電動機の速度を検出する速度発電機、１
３は関数発生器であつて速度発電機１２の速度信
号を受けて基底速度以上では速度に比例した電圧
を発生する。

上述の構成にすることにより直流電動機の定出
力領域では界磁電流を電機子電圧に対応して減少
させながらトルク設定値を電動機速度に比例して
増加させることにより定張力運転を行なうが、回
転ドラム３によつて巻取られる線材１の速度はダ
イス２より前側の線材速度より少し早くなるよう
に制御され、線材１には充分な張力が加えられる
ので線材のたるみは生じない。しかしながら抗張
力の小さい材料例えば銅などを伸線する場合には
断線しないようにダイスの前側に作用する張力即
ちバツクテンシヨンを小さくまたは零にしなけれ
ばならないが、この張力設定が極めてむずかし
い。またバツクテンシヨンを小さく設定した場合
ダイス太りによる引抜き力の変化に対応すること
や、伸線機の機械損の差異やアイドリング時間の
差による機械損の変化その他の外乱に対応するこ
とが困難である。

本発明は上述の困難を克服するためになされた
ものであり、線材１に充分な張力をかけて伸線す
る場合には定張力で運転するとともに、抗張力が
小さい材料を伸線する場合は小さなバツクテンシ
ヨンでの運転が簡単に設定でき、かつ機械損の変
動などの外乱に対しても安定に運転できるストレ
ート伸線機の速度制御装置を提供することを目的
としている。

本発明は、電機子電流の増加と共に速度垂下の
信号を発生させ、小さなバツクテンシヨンで運転
する時にのみこの速度垂下指令が作用するように
構成することにより上記の目的を達成している。

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は伸線機の第１、
第２伸線ブロツク、２１，４１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は
各回転ドラム２１，４１を回転駆動する直流電動
機、２３，４３は各回転ドラム２１，４１の直前
に設けられた伸線用ダイスである。

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も上述と同様にし
て、ダイス４３を通つて所定の太さに減面されて
伸線が行なわれる。２４，４４は各伸線ブロツク
の電動機２２，４２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制御増幅器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３０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の界磁電流は強め界磁設定器
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
分流器６０により電機子電流に比例した信号が、
電流の増加に従つて電動機速度を垂下させるよう
に加えられる。この電動機速度の垂下の程度は垂
下度設定器６１で設定できる。また加合せ点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。

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VO
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。

速度制御増幅器４８が飽和している状態では最
大出力となつているが、これがリミツタ５５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を介してトルク制御増幅器５２
のトルク指令値として与えられる。

トルク制御増幅器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越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。

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
比率設定器４５はダイス４３の減面率に見合つた
値に設定し、トルク設定器５０も適宜に設定す
る。また線材１をダイス２３，４３に通すととも
に回転ドラム２１，４１に数回程度巻きつけて、
伸線機を運転する。

また強め界磁設定器３８，５８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。電流制
御増幅器２９はこの電流指令値と変流器３４から
の電流帰環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、線材１は回
転ドラム２１に引張られてダイス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に印加され、適宜な比率で変換された電
圧が加合せ点４６に印加され、バイアス信号ΔS
と重畳されるとともに、分流器６０からの電流信
号が速度発電機４７から得られる電動機４２の速
度信号と共に突き合わされる。その差信号が速度
制御増幅器４８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。

こゝで比率設定器４５による速度指令を前段伸
線機２０の伸線速度よりもやゝ早くなるように設
定すると、電動機４２の速度は回転ドラム４１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の入力には、
分流器６０からの電流信号が比率設定器４５の速
度指令を減ずるように入力されているにも拘わら
ず、ΔSの偏差が加わつていることもありその出
力は飽和し、最大出力を発生する。

速度制御増幅器４８の飽和出力はリミツタ５５
に印加され、トルク設定器５０で設定された値に
制限されて、トルク指令値として加合せ点５５に
印加される。そして変流器５１で得られた電動機
４２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で増幅されて位相制御
装置５３に印加される。そして位相制御装置５３
の出力によりサイリスタ５４を位相制御して、電
動機４２の電機子電流を制御し、電動機トルクが
トルク設定器５０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が設けられかつ速度
制御増幅器４８にバイアス信号ΔSが加えられる
ので、比率設定器４５による速度指令が前段伸線
機２０の伸線速度よりも速めに設定されており、
かつ伸線が正常に行なわれているときには速度制
御増幅器４８は実質的に動作せず、制御装置４４
は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EO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
VOを越えると電機子電圧の増加に従つて界磁調
節器５７の出力は減少してサイリスタ５９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４７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、トルク設
定器５０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へ印加
される指令信号も上昇して、電動機４２の電機子
電流が増加して、電動機出力は一定に保たれ、伸
線１の定張力制御が行なわれる。

銅などのように抗張力が小さい素材を伸線する
には、比率設定器４５による速度指令をバイアス
ΔSの分も考慮して前段伸線機２０の伸線速度よ
りもやゝ遅くなるように設定すると、電動機４２
の速度は回転ドラム４１に巻かれた線材１の速度
には拘束されないので速度制御増幅器４８は前述
の場合と異なり飽和しない。それ故比率設定器４
５による速度指令と電動機４２の速度とに差があ
れば、その差が速度制御増幅器４８で増幅されそ
の出力はリミツタ５５に印加されてトルク設定器
５０で設定された制限範囲内の電流指令値として
加合せ点５５に印加される。そして変流器５１で
得られた電動機４２の電機子電流と突き合わされ
て、その差信号がトルク制御増幅器５２で増幅さ
れて位相制御装置５３に印加される。位相制御装
置５３はその出力でサイリスタ５４を位相制御し
て電動機４２の電機子電流を制御し、電動機が比
率設定器４５で設定した速度で運転するように速
度制御される。即ち前述の場合と異なり速度制御
系として運転される。

このように速度制御系として運転している時に
何かの原因で当該伸線機４０の伸線速度が比率設
定器４５で設定した速度より速くなつた場合や、
前段伸線機２０の伸線速度が当該伸線機４０の伸
線速度よりも遅くなつたりすると両伸線機の間に
ある線材１に張力がかゝり、当該伸線機４０のダ
イス４３の前側に上記の張力によるバツクテンシ
ヨンがかゝる。そのため電動機４２の電機子電流
は増大するが、この電流は分流器６０で検出さ
れ、その信号は加合せ点４６において比率設定器
４５が設定した速度指令を低下させるので、電動
機４２の速度が遅くなり両伸線機間にある線材１
の張力は低下し、ダイス４３の前側のバツクテン
シヨンも減少する。銅のように抗張力が小さい素
材を伸線する場合、ダイスの前側にバツクテンシ
ヨンがあるとそのバツクテンシヨン分だけ余分な
引抜き力が必要であるから、伸線途中で外乱が入
つてバツクテンシヨンが増加すると断線のおそれ
があるが、電機子電流を検出して速度を垂下させ
ることによりそれを防止している。

鋼材のように抗張力の高い素材を伸線する場
合、比率設定器４５で設定する速度指令を、前段
伸線機の伸線速度よりも高めに設定すれば、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の設定値を変更するとリ
ミツタ５５の制限値が変化して電動機４２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５６の
出力によつてトルク設定器５０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５０を
再設定する必要がなくなり操作が簡易になる。

一方、銅のように抗張力が小さい素材の場合
は、比率設定器４５で設定する速度指令を前段伸
線機の伸線速度よりも低めに設定すれば、電動機
４２の速度垂下特性が外乱によるバツクテンシヨ
ンの増加を抑制するので、線材１を低い張力で引
抜くことができるのは前述のとおりである。

以上詳述したように、本発明はストレート伸線
機の速度制御装置において、比率設定器４５によ
る速度指令を前段伸線機の伸線速度より高めに設
定すれば正確な定張力制御を行なうことができる
とともに、比率設定器４５の速度指令を前段伸線
機の伸線速度より低めに設定すれば、分流器６０
の電流信号による電動機速度垂下特性により抗張
力が小さい素材を断線の必配もなく安定に引抜く
ことが出来る。また加速。減速。負荷変動時に各
伸線機間の速度差を一定にできる。

この様に比率設定器４５の速度設定のみで前段
伸線機と当該伸線機の間にある線材の張力を変え
て安定運転ができるので、同一の機械での抗張力
の異なる素材を伸線することができる。

【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図は本発明の一実施例を
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、１０：貯留部、２０，４０：伸線ブ
ロツク、２１，４１：回転ドラム、２２，４２：
直流電動機、２３，４３：ダイス、２４，４４：
制御装置、２５：マスタ速度設定器、２７，４
７：速度発電機、２８，４８：速度制御増幅器、
２９：電流制御増幅器、３０，３５：位相制御装
置、３１：交流電源、３２，３９，５４，５９：
サイリスタ、３４，５１：変流器、３７，５７：
界磁調節器、３８，５８：強め界磁設定器、４
５：比率設定器、５０：トルク設定器、５２：ト
ルク制御増幅器、５５：リミツタ、５６：関数発
生器、６０：分流器、６１：垂下度設定器。

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節器とを設け、 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
   るリミツタと、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と、前記電動機の電流を検
   出する電流検出器とを付加的に設け、前記関数発
   生器の出力電圧を前記リミツタの制限値設定入力
   として加えかつ、前記電流検出器の出力を前記速
   度調節器の入力に前記速度設定値と逆極性に加え
   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。