TWI844021B - Electric motor speed control device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於一種電動機之速度控制裝置。 The present invention relates to a speed control device for an electric motor.
在鋼鐵等金屬材料的壓延步驟中,壓延材係被輸送於輸送桌台上。在輸送輥上輸送壓延材的輸送桌台大多是以連續的方式設置複數台於壓延設備。上述的複數個輸送桌台係各自藉由複數個輸送輥而構成。複數個輸送輥係由依每一輸送桌台而呈獨立的電動機所驅動。 In the rolling process of metal materials such as steel, the rolled material is transported on a conveying table. The conveying tables that transport the rolled material on the conveying rollers are mostly set up in a plurality of continuous manner on the rolling equipment. The plurality of conveying tables mentioned above are each composed of a plurality of conveying rollers. The plurality of conveying rollers are driven by an independent motor according to each conveying table.
被輸送的壓延材在被以不同的電動機驅動之輸送輥的輸送桌台之間轉移時,當轉移前後輸送輥之電動機存在有速度差時,壓延材就會在輸送輥上滑移(slip)而會有壓延材的輸送面產生滑移損傷的情形。 When the conveyed rolled material is transferred between the conveyor tables of conveyor rollers driven by different motors, if there is a speed difference between the motors of the conveyor rollers before and after the transfer, the rolled material will slip on the conveyor rollers and the conveying surface of the rolled material may be damaged by slippage.
從而,已知有藉由設於上游側的輸送桌台的兩個位置檢測器運算壓延材的輸送速度,並以使下游側的電動機的速度與所求得的輸送速度一致的方式進行修正的技術(例如專利文獻1)。 Therefore, there is a known technology that uses two position detectors on the conveying table on the upstream side to calculate the conveying speed of the rolled material and corrects the speed of the motor on the downstream side so that it matches the calculated conveying speed (for example, Patent Document 1).
依據上述的技術,由於是使下游的輸送桌台的電動機的速度配合從上游輸送來的壓延材的輸送速度,所以能夠抑制壓延材移動於輸送桌台時的滑移,而能夠使輸送面的滑移損傷不易產生。 According to the above technology, since the speed of the motor of the downstream conveying table is matched with the conveying speed of the rolled material conveyed from the upstream, the slippage of the rolled material when it moves on the conveying table can be suppressed, and the slippage damage of the conveying surface can be prevented from occurring.
相對於此,專利文獻1的技術並未考量到下游側的電動機之
在速度基準變遷的加減速期間的運轉。因此,存在著在壓延材移動於輸送桌台為止前,下游的電動機的速度修正會來不及的問題。為了避免上述的問題,必須在壓延材到達下游的輸送桌台前充分地於上游開始速度基準的修正。然而,會由於壓延材的輸送速度或輸送桌台的長度等而會有造成無法充分地進行速度基準的修正的情形。
In contrast, the technology of
[先前技術文獻] [Prior Art Literature]
[專利文獻] [Patent Literature]
專利文獻1:日本特開昭60-111712號公報 Patent document 1: Japanese Patent Publication No. 60-111712
本發明的實施型態係用以解決上述問題而完成的發明,目的在於提供一種電動機之速度控制裝置,該電動機之速度控制裝置不易產生輸送桌台之轉移時壓延材的滑移。 The embodiment of the present invention is an invention completed to solve the above-mentioned problem, and its purpose is to provide a speed control device for an electric motor, which is not easy to cause the slip of the rolled material when the conveying table is transferred.
本發明之實施型態的電動機之速度控制裝置,係具有:第一運算手段,係對第一可變速控制裝置供給第一速度基準,而該第一可變速控制裝置係對驅動第一輸送桌台之桌台輥的第一電動機進行速度控制;第二運算手段,係對第二可變速控制裝置供給第二速度基準,該第二可變速控制裝置係對驅動第二輸送桌台之桌台輥的第二電動機進行速度控制,而該第二輸送桌台係設於前述第一輸送桌台的下游,該第二運算手段計算由前述第一輸送桌台所輸送的壓延材的輸送速度以作為換算成前述第二電動機之速度的目標輸送速度,並根據前述第二電動機的速度實績資料、前述目標輸送速度、與預先設定的前述第二電動機有關的電動機參數來計算最快加減速時間,且根據前述速度實績資料、前述目標輸送速度及前述最快加減速時間來產生速度基準的模式作為前述第二速度基準以供給至前述第二可變速控制裝置。 The motor speed control device of the embodiment of the present invention comprises: a first operation means for supplying a first speed reference to a first variable speed control device, and the first variable speed control device controls the speed of a first motor driving a table roller of a first conveying table; a second operation means for supplying a second speed reference to a second variable speed control device, and the second variable speed control device controls the speed of a second motor driving a table roller of a second conveying table, and the second conveying table is arranged downstream of the first conveying table, and the second variable speed control device controls the speed of a second motor driving a table roller of a second conveying table. The second calculation means calculates the conveying speed of the rolled material conveyed by the first conveying table as the target conveying speed converted into the speed of the second motor, and calculates the fastest acceleration and deceleration time according to the speed performance data of the second motor, the target conveying speed, and the motor parameters related to the second motor that are preset, and generates a speed reference pattern according to the speed performance data, the target conveying speed, and the fastest acceleration and deceleration time as the second speed reference to be supplied to the second variable speed control device.
依據本發明的實施型態,可實現不易產生輸送桌台之移動時的壓延材滑移的電動機之速度控制裝置。 According to the implementation form of the present invention, a speed control device for the motor can be realized which is not likely to cause the rolled material to slip when the conveying table moves.
1:壓延材 1: Pressed and rolled materials
2a至2e:桌台輥 2a to 2e: Table roller
3a,3b:電動機 3a,3b: Electric motor
4a,4b:可變速控制裝置 4a,4b: Variable speed control device
5a,5b:位置檢測器 5a,5b: Position detector
10:速度控制裝置 10: Speed control device
14:目標輸送速度運算功能 14: Target transport speed calculation function
15:壓延材到達預定時間運算功能 15: Calculation function for the arrival time of rolled materials
16:電動機參數設定功能 16: Motor parameter setting function
17:加減速速率運算功能 17: Acceleration and deceleration rate calculation function
18:速度基準運算功能 18: Speed-based calculation function
19a,19b:速度基準設定功能 19a,19b: Speed benchmark setting function
20a,20b:運算部 20a,20b: Operational unit
21:上游電動機速度修正功能 21: Upstream motor speed correction function
100,102:輸送桌台 100,102:Transport table
210:速度控制裝置 210: Speed control device
217:加減速速率運算功能 217: Acceleration and deceleration rate calculation function
220a,220b:運算部 220a, 220b: Operational unit
222:消耗電力量運算功能 222: Power consumption calculation function
Da,Db:位置檢測信號 Da, Db: Position detection signal
J,J1,J2:消耗電力量 J, J 1 , J 2 : Power consumption
N:速度基準 N: Speed standard
N1:速度實績 N 1 : Speed performance
N2:目標輸送速度 N 2 : Target transport speed
NC:修正值 N C : Correction value
N(t):模式 N(t): Mode
NU:速度實績 N U :Speed Performance
t0:最快加減速時間 t 0 : Fastest acceleration/deceleration time
t1:加減速時間 t 1 : Acceleration and deceleration time
t3:到達預定時間 t 3 : Arrive at scheduled time
GD2:慣性力矩 GD 2 : Inertial moment
TA:額定轉矩 T A : Rated torque
α,α1:加減速速率 α,α 1 : acceleration/deceleration rate
τ,τ0,τ1,τ2,τ11:時刻 τ,τ 0 ,τ 1 ,τ 2 ,τ 11 : time
I1 2:電動機一次電流的二次方的數值 I 1 2 : The value of the second power of the primary current of the motor
圖1係例示實施型態1之電動機之速度控制裝置之示意性的方塊圖。
FIG1 is a schematic block diagram of a speed control device for a motor according to
圖2係用以說明實施型態1之速度控制裝置之動作之示意性的曲線圖,且係表示速度基準之時間變化的曲線圖的例子。
FIG. 2 is a schematic curve diagram for explaining the operation of the speed control device of
圖3係例示實施型態2之電動機之速度控制裝置之示意性的方塊圖。
FIG3 is a schematic block diagram of a speed control device for a motor according to
圖4係用以說明實施型態2之速度控制裝置之動作之示意性的曲線圖,且係表示速度基準之時間變化的曲線圖的例子。 FIG. 4 is a schematic curve diagram for explaining the operation of the speed control device of the second embodiment, and is an example of a curve diagram showing the time variation of the speed reference.
以下一邊參照圖式一邊說明本發明的各實施型態。 The following describes various implementation forms of the present invention with reference to the drawings.
此外,圖式係示意性或概念性的圖式,各部分的厚度與寬度的關係、部分之間之大小的比例等並不一定與現實的物件相同。再者,即使是表示相同部分時,也會有依據圖式而以相互的尺寸或比例不同的方式來表示的情形。 In addition, the diagrams are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as the actual object. Furthermore, even when the same part is shown, there may be cases where the size or ratio is different depending on the diagram.
此外,於本申請案說明書與各圖中,對於已顯示的圖中與已進行過說明圖中的相同的要件則附加相同的符號而適切地省略詳細的說明。 In addition, in the specification and each figure of this application, the same symbols are attached to the same elements in the figures that have been shown and the figures that have been explained, and the detailed description is appropriately omitted.
(實施型態1) (Implementation Type 1)
圖1係例示本實施型態之電動機之速度控制裝置之示意性的方塊圖。 FIG1 is a schematic block diagram illustrating a speed control device of a motor according to the present embodiment.
在圖1中,除了本實施型態的速度控制裝置10以外,也一併顯示由此速度控制裝置10所速度控制而輸送壓延材1的輸送桌台100、102。輸送桌台100、102以鄰接的方式配置,輸送桌台(第一輸送桌台)100設於輸送桌台(第二輸送桌台)102的上游。壓延材1係被從上游的輸送桌台100輸送到下游的輸送桌台102。
In FIG. 1 , in addition to the
輸送桌台100係以藉由電動機(第一電動機)3a所驅動的桌台輥(table roll)2a至2c從上游朝向下游輸送壓延材1的方式所設置。壓延材1隨著桌台輥2a至2c的旋轉而被從上游輸送到下游。電動機3a係藉可變速控制裝置(第一可變速控制裝置)4a而被驅動。
The conveying table 100 is arranged in such a manner that the table rolls 2a to 2c driven by the motor (first motor) 3a convey the rolled
輸送桌台102係以藉由電動機(第二動機)3b所驅動的桌台輥2d、2e從上游朝向下游輸送壓延材1的方式所設置。被從上游的輸送桌台100輸送而來的壓延材1隨著桌台輥2d、2e的旋轉而被輸送到更下游。電動機3b係藉可變速控制裝置(第二可變速控制裝置)4b而被驅動。
The conveying table 102 is provided in such a manner that the
電動機3a、3b為交流電動機,例如為感應電動機。可變速控制裝置4a、4b係依照各自的速度基準來對電動機3a、3b進行速度控制。
The
速度控制裝置10會收集電動機3a、3b的速度資料。如此例子所示,藉由無感測器向量(sensorless vector)控制來進行電動機3a、3b的速度控制時,如以實線所示,速度控制裝置10從可變速控制裝置4a、4b收集電動機3a、3b的速度實績。藉由具感測器向量控制來進行電動機3a、3b的速度控制時,速度控制裝置10如以虛線所示,從設於電動機的速度檢測器接收電動機的速度資料。
The
輸送桌台100設有壓延材1的位置檢測器5a、5b。位置檢測器5a設於比位置檢測器5b更上游。位置檢測器5a、5b檢測壓延材1的前端,分別輸出成為有活動(active)的位置檢測信號Da、Db直到通過尾端為止。位置檢測器5a、5b係依據輸送桌台的設置環境等因素而使用適切方式的感測器。熱軋線等情形下可使用熱金屬偵測器(hot metal detector)等。位置檢測器5a、5b如後詳述,測量以上游側的位置檢測器5a檢測壓延材1的前端之後直到以下游側的位置檢測器5b檢測出壓延材1之前端為止的時間,以計算在位置檢測器5a、5b之間的壓延材1的輸送速度。
The conveyor table 100 is provided with
位置檢測器的設置數量不限於兩個,可以設為三個以上。依據位置檢測器的設置數量及設置位置,能夠計算壓延材的輸送速度。 The number of position detectors installed is not limited to two, and can be three or more. The conveying speed of the rolled material can be calculated based on the number and location of the position detectors installed.
此例子中,雖然於下游的輸送桌台102未顯示位置檢測器,然而係因應壓延材的追蹤(tracking)的需要而於適切的部位設置位置檢測器。 In this example, although no position detector is shown on the downstream conveyor table 102, a position detector is installed at an appropriate location to meet the needs of tracking the rolled material.
以下為了易於理解,乃針對如此例之兩段的輸送桌台100、102的情形來說明,然而輸送桌台不限於兩段,也可為三段或三段以上的段數。電動機3a、3b能夠驅動任意數量的桌台輥,然而在圖1中,設為電
動機3a驅動三個桌台輥,而電動機3b驅動兩個桌台輥。
For ease of understanding, the following description is based on the case of two-stage conveyor tables 100 and 102, but the conveyor table is not limited to two stages, and can also be three stages or more.
在要將輸送桌台設於比輸送桌台102更下游的情形下,使用設置於輸送桌台102的位置檢測器,能夠計算在輸送桌台102的壓延材的輸送速度。 In the case where the conveying table is to be set further downstream than the conveying table 102, the conveying speed of the rolled material on the conveying table 102 can be calculated by using a position detector set on the conveying table 102.
電動機的速度控制裝置10連接於位置檢測器5a、5b。速度控制裝置10根據位置檢測器5a、5b輸出的位置檢測信號Da、Db及位置檢測器5a、5b各自設置的距離,來計算在位置檢測器5a、5b之間的壓延材1的目標輸送速度N2。
The motor
在速度控制裝置10中,上游側的電動機3a的速度實績的資料使用在相對於下游側的電動機3b之速度基準而修正上游側的電動機3a的速度的情形等。下游側的電動機3b的速度實績的資料使用在計算加減速速率時等。此外,雖然未圖示,惟速度實績的資料也用於可變速控制裝置4a、4b的反饋(feedback)。
In the
速度控制裝置10連接於可變速控制裝置4a、4b。速度控制裝置10對可變速控制裝置4a、4b之各者計算適切的速度基準,而將所計算的速度基準供給至可變速控制裝置4a、4b。
The
更具體而言,速度控制裝置10利用所計算的輸送速度及到下游的輸送桌台102為止的距離,計算壓延材1到達下游的輸送桌台102為止的到達預定時間t3。速度控制裝置10利用輸送速度、電動機規格及機械諸元,計算下游側的電動機3b的最快加減速時間t0,根據所計算的最快加減速時間t0來計算加減速速率α。速度控制裝置10利用所計算的加減速速率α來產生用於下游的電動機3b之速度基準的模式(pattern)N(t)而供
給至可變速控制裝置4b。速度基準的模式為表示速度基準之時間變化的資料,且係將例如每一時刻的速度基準依時間序列呈現的資料。
More specifically, the
速度控制裝置10較佳為當最快加減速時間t0與到達預定時間t3相比較,到達預定時間t3比最快加減速時間t0還短時,修正上游側的電動機3a的速度基準。
The
如以上所述,本實施型態的速度控制裝置10係以使在鄰接的輸送桌台100、102的電動機3a、3b的速度於壓延材的到達時間內為大致相同的速度的方式進行控制。
As described above, the
針對電動機的速度控制裝置10的構成例更詳細地說明。
The configuration example of the motor
速度控制裝置10具有運算部20a、20b。速度控制裝置10較佳為更具有上游電動機速度修正功能21及速度基準設定功能19a、19b。
The
運算部(第一運算部)20a產生上游側的電動機3a之速度基準的模式並予以輸出,運算部(第二運算部)20b產生下游側的電動機3b之速度基準的模式並予以輸出。運算部20a、20b的構成大致相同,以下針對下游側的運算部20b進行說明。此外,當為了設在最上游的電動機而設置運算部20a時,不一定必須與運算部20b的構成相同,例如,也可預先設定根據未圖示的上位計算機所設定的條件所計算的速度基準的模式。
The calculation unit (first calculation unit) 20a generates and outputs a speed reference pattern of the
運算部20b包含目標輸送速度運算功能14、壓延材到達預定時間運算功能15、電動機參數設定功能16、加減速速率運算功能17及速度基準運算功能18。
The
目標輸送速度運算功能14供輸入位置檢測信號Da、Db。位置檢測信號Da、Db係各自被從位置檢測器5a、5b輸出。目標輸送速度運
算功能14利用位置檢測信號Da、Db及位置檢測器5a、5b各自所設置的位置之間之距離的資料,計算在上游側的輸送桌台100輸送的壓延材1的輸送速度而作為目標輸送速度N2來輸出。目標輸送速度N2被換算成電動機的旋轉速度而被輸出。
The target transport
於壓延材到達預定時間運算功能15預先設定有輸送桌台100、102各自所設置的位置之間之距離的資料。輸送桌台100、102各自所設置的位置之間的距離係設成例如兩個位置檢測器5a、5b之中下游側的位置檢測器5b所被設置的位置與輸送桌台102之最上游側的桌台輥2d所被設置的位置為止之間的距離。也可考量到距離或速度的測量誤差或計算所造成的誤差而將比桌台輥2d稍微更靠上游側的位置設成輸送桌台102的位置。
The
壓延材到達預定時間運算功能15供輸入由目標輸送速度運算功能14所計算的目標輸送速度N2。壓延材到達預定時間運算功能15根據目標輸送速度N2及輸送桌台100、102之間的距離來計算壓延材1到達輸送桌台102的到達預定時間t3並予以輸出。
The expected arrival
電動機參數設定功能16從未圖示之參數的儲存部抽出運算上必須的電動機的參數並予以輸出。參數的儲存部可設於連接至外部的記憶裝置,也可設於速度控制裝置10的記憶部內。電動機的參數包含電動機的規格及由電動機所驅動的機械的諸元資料。電動機規格包含過載能力k、額定轉矩TA[kgf‧cm]等。機械的諸元資料包含輥或減速齒輪等機械系統的慣性力矩GD2[kgf‧cm2]等。慣性力矩GD2的資料可針對電動機及機械系統分別設定,也可設定為依各電動機合計的慣性力矩的值。
The motor
加減速速率運算功能17係輸入目標輸送速度N2、下游側的電動機3b的速度實績N1及電動機之必須的參數,而根據這些參數來計算加減速速率α。使用由目標輸送速度運算功能14所計算的值作為目標輸送速度N2。速度實績N1為電動機3b的速度實績。電動機的參數係由電動機參數設定功能16所設定並輸出。此例子中,電動機的參數為電動機3b的過載能力k、額定轉矩TA[kgf‧cm]、相當於機械系統損耗量的轉矩Tm[kgf‧cm]及慣性力矩GD2[kgf‧cm2]。慣性力矩GD2係設為電動機側及機械側的合計。
The acceleration/deceleration
加減速速率α如以下的方式計算。 The acceleration/deceleration rate α is calculated as follows.
α=(N2-N1)/t0 α = (N 2 -N 1 ) / t 0
在此,最快加減速時間t0係使用目標輸送速度N2、電動機3b的速度實績N1及電動機的參數並藉由以下的式(1)而求得。此外,本實施型態及後述的其他實施型態中,電動機3b進行加減速運轉時,係以一定的轉矩運轉者,而設成最快加減速時間t0>0者。再者,式(1)表示加速時,而減速時,積分記號中的分母設為(kTA+Tm)。
Here, the fastest acceleration/deceleration time t0 is obtained by the following formula (1) using the target transport speed N2 , the speed performance N1 of the
速度基準運算功能18係輸入目標輸送速度N2、電動機3b的速度實績N1、壓延材1的到達預定時間t3、最快加減速時間t0及加減速速率α的各資料而產生速度基準的模式N(t)。速度基準運算功能18將所產生的模式N(t)供給至可變速控制裝置4b。
The speed
上游電動機速度修正功能(上游電動機速度修正手段)21供輸入到達預定時間t3及最快加減速時間t0。上游電動機速度修正功能21將到達預定時間t3與最快加減速時間t0進行比較,當t3<t0時,係輸出速度基準的修正值NC,並以成為t3≧t0的方式修正用於上游側的電動機3a的速度基準。
The upstream motor speed correction function (upstream motor speed correction means) 21 is input with the scheduled arrival time t3 and the fastest acceleration/deceleration time t0 . The upstream motor
此例子中,上游電動機速度修正功能21供輸入上游側的電動機3a的速度實績NU。於上游電動機速度修正功能21預先設定有t3<t0時的修正值。此修正值NC設為例如與上游側的速度實績NU相應的值,速度實績NU的絕對值愈大則設成愈大值的修正值。例如,於上游電動機速度修正功能21預先設定有電動機3a之劃分成若干個速度範圍與設定有與所劃分的速度範圍對應的修正值的表。此外,設定於上游電動機速度修正功能21的修正值也可不取決於電動機3a的速度實績NU的大小而為一定值。
In this example, the upstream motor
速度基準設定功能19a、19b係從運算部20a、20b輸入速度基準的模式,而將速度基準的模式的資料轉換成適切的形式後供給至可變速控制裝置4a、4b。速度基準設定功能19a、19b具有對於所輸入的資料及指令等的運算功能。雖然未圖示,然而速度基準設定功能19a、19b在輸入運轉指令等而運轉指令等成為有活動時,輸出速度基準的模式。此例子中,上游電動機速度修正功能21輸出速度基準的修正值NC時,上游側的速度基準設定功能19a將修正值NC應用於現在的速度基準的模式。例如,速度基準設定功能19a根據運算部20a輸出的速度基準及上游電動機速度修正功能21輸出的修正值NC來運算新的速度基準並予以輸出。
The speed reference setting functions 19a and 19b receive the speed reference pattern from the
針對本實施型態的速度控制裝置10的動作進行說明。
The operation of the
圖2係用以說明本實施型態之速度控制裝置之動作之示意性的曲線圖,且係表示速度基準之時間變化的曲線圖的例子。 FIG. 2 is a schematic curve diagram for explaining the operation of the speed control device of this embodiment, and is an example of a curve diagram showing the time variation of the speed reference.
於圖2中以曲線圖表示速度基準運算功能18所產生並經由速度基準設定功能19b而輸出的速度基準的模式N(t)的時間變化。縱軸為速度基準N,橫軸為時刻τ。圖2顯示電動機3b從低速加速至高速時的例子。
FIG2 shows a curve diagram of the time variation of the speed reference pattern N(t) generated by the speed
如圖2所示,由速度基準運算功能18所產生的速度基準的模式N(t)包含依每一時刻的速度基準N之大小的資料。於時刻τ0,速度基準N設為電動機3b的速度實績N1。時刻τ0為壓延材1通過輸送桌台100、102之各自的設置位置之間的距離的起始點的時刻,例如為壓延材1通過位置檢測器5b所被設置的位置的時刻。在時刻τ0至時刻τ1之間的最快加減速時間t0,模式N(t)以加減速速率α的斜率直線狀地上升。於時刻τ1,模式N(t)達到目標輸送速度N2。其後,在時刻τ1至時刻τ2,模式N(t)以一定的目標輸送速度N2轉移。時刻τ2為壓延材1到達輸送桌台100、102之各者所被設置的位置之間的距離的終點的時刻,例如,於下游的輸送桌台102,壓延材的前端到達上游側的桌台輥2d所被設置的位置的時刻。亦即,從時刻τ0至時刻τ2為止的期間為壓延材1的到達預定時間t3。
As shown in FIG. 2 , the speed reference pattern N(t) generated by the speed
上游電動機速度修正功能21係從速度基準運算功能18輸入最快加減速時間t0及到達預定時間t3的計算值。上游電動機速度修正功能21將最快加減速時間t0及到達預定時間t3作比較。此例子中,由於到達預定時間t3比最快加減速時間t0還長,所以上游電動機速度修正功能21不輸出修正值NC,運算部20a經由速度基準設定功能19a而將如當初設定的速度基準供給至可變速控制裝置4a。
The upstream motor
到達預定時間t3比最快加減速時間t0還短時,上游電動機速度修正功能21將速度基準的修正值NC輸出至速度基準設定功能19a。此例子中,由於表示電動機3b為進行加速運轉的情形,所以當t3<t0時,上游電動機速度修正功能21如圖2的向下的箭號所示,以使目標輸送速度N2下降的方式輸出修正值NC。此時的修正值NC例如為具有負的值的資料,並藉由速度基準設定功能19a加算到運算部20a輸出的速度基準。藉此,可變速控制裝置4a係被輸入具有比當初小的值的速度基準,以降低壓延材1的輸送速度。
When the predetermined time t3 is shorter than the fastest acceleration/deceleration time t0 , the upstream motor
以上已針對下游側的電動機3b加速時進行說明,然而將電動機3a減速時也同樣地修正上游側的電動機3a而能夠調整壓延材1的輸送速度。電動機3b減速運轉時且t3<t0時,上游電動機速度修正功能21輸出具有正的值的修正值NC,上游側的速度基準設定功能19a將具有正的值的修正值加算到運算部20a所輸出的速度基準,而輸出新的速度基準。
The above description is for the case where the
如以上所述,上游電動機速度修正功能21預先設定有修正值NC,t3<t0時,依據下游側的電動機3b是否加速或是減速而輸出正或負的修正值NC。修正值NC的大小可為依據上游側的電動機3a的速度實績NU所設定的值,也可為一定值。上述的例子中,由於設有兩個位置檢測器5a、5b,目標輸送速度N2的運算係進行一次,且最快加減速時間t0及到達預定時間t3的比較及判定也進行一次。也可不限於上述方式,依據位置檢測器的數量而進行達複數次的最快加減速時間t0及到達預定時間t3的比較及判定,以輸出修正值NC。
As described above, the upstream motor
針對本實施型態之電動機的速度控制裝置10的效果進行說明。
The effect of the motor
本實施型態的速度控制裝置10具有運算部20b,在運算部20b係能夠將下游側的電動機3b的速度調整以包含該電動機3b的規格及機械諸元的方式來運算加減速速率α。因此,不需要從壓延材位於相當遠處的狀態開始下游側的電動機3b的加減速運轉,不僅能夠降低壓延材的滑移損傷,並且能夠更平順地運用壓延材步驟。
The
本實施型態的速度控制裝置10能夠更具有上游電動機速度修正功能21。在運算部20b運算最快的加減速速率α時,能夠將所測量的壓延材1的輸送速度作為目標輸送速度N2,並根據目標輸送速度N2及輸送桌台100、102之間的距離來計算壓延材1的到達預定時間t3。上游電動機速度修正功能21將根據加減速速率α而得的最快加減速時間t0及根據壓延材1之輸送速度所得的到達預定時間t3進行比較,以判定是否為進行適切的速度調整。上游電動機速度修正功能21判定為在下游側的電動機3b的加減速運轉為未充分地進行電動機3a、3b之間的速度調整的情形下,修正上游側的電動機3a的速度。因此,即使依據下游側的電動機3b之機械性的諸元等而決定最快的加減速速率α,也能夠藉由修正上游側的電動機3a的速度而適切地進行電動機3a、3b之間的速度調整。
The
上述的具體例係根據位置檢測器5a、5b輸出的位置檢測信號Da、Db及位置檢測器5a、5b之間的距離來計算壓延材1的輸送速度。藉由如此的方式,由於能夠將壓延材1之直接的輸送速度作為目標輸送速度N2,所以為較佳的方式。也可使用上游側的電動機3a的速度實績NU作為壓延材1的輸送速度,來取代依據位置檢測信號Da、Db及位置檢測器5a、5b之間的距離所為的運算。
The above specific example is to calculate the conveying speed of the rolled
(實施型態2) (Implementation Type 2)
圖3係例示本實施型態之電動機之速度控制裝置之示意性的方塊圖。 FIG3 is a schematic block diagram illustrating the speed control device of the motor of this embodiment.
本實施型態的速度控制裝置210係調整下游側的電動機3b的加減速速率而將壓延材1的到達預定時間t3內的電動機3b的消耗電力量J最小化。速度控制裝置210與上述其他的實施型態之不同點在於,具有與上述其他的實施型態的情形不同的運算部220a、220b。其他的構成要件與其他的實施型態的情形相同,對於相同的構成要件乃標示相同的符號而適當地省略詳細的說明。
The
如圖3所示,本實施型態之電動機之速度控制裝置210具有運算部220a、220b。運算部220a產生上游側的電動機3a的速度基準的模式並予以輸出,運算部220b產生下游側的電動機3b的速度基準的模式並予以輸出。運算部220a、220b的構成大致相同,以下針對下游側的運算部220b進行說明。與上述其他的實施型態的情形同樣,當運算部220a係為了設在最上游的電動機而設置時,就不一定必須與運算部220b的構成相同。
As shown in FIG3 , the motor
運算部220b包含消耗電力量運算功能222。此例子中,與其他的實施型態的情形之不同點在於,運算部220b包含與上述其他的實施型態的情形不同的加減速速率運算功能217,而加減速速率運算功能217包含消耗電力量運算功能222。
The
消耗電力量運算功能222根據下游側的電動機3b的速度實績N1、目標輸送速度N2、電動機的參數及壓延材1的到達預定時間t3來
計算在到達預定時間t3內消耗的消耗電力量J。加減速時間t1為變數,消耗電力量運算功能222計算在到達預定時間t3內電動機3b的消耗電力量J達最小的加減速時間t1並予以輸出。
The power
加減速速率運算功能217使用由消耗電力量運算功能222所輸出的加減速時間t1來計算加減速速率α1並予以輸出。
The acceleration/deceleration
若消耗電力量運算功能222能計算消耗電力量J,並計算出消耗電力量J達最小的加減速時間t1,則不限於作為加減速速率運算功能217之功能而設置的情形,也可例如以作為自加減速速率運算功能獨立出的功能的方式而設置。
If the power
針對本實施型態的速度控制裝置210的動作進行說明。
The operation of the
圖4係用以說明本實施型態之速度控制裝置之動作之示意性的曲線圖,且係表示速度基準之時間變化的曲線圖的例子。 FIG. 4 is a schematic curve diagram for explaining the operation of the speed control device of this embodiment, and is an example of a curve diagram showing the time variation of the speed reference.
圖4顯示速度基準運算功能18所產生並經由速度基準設定功能19b輸出的速度基準的模式N(t)。圖4的縱軸除了速度基準N以外,也顯示電動機3b的電動機一次電流的二次方的數值I1 2,於圖4中一併顯示屬於I1 2的時間積分的消耗電力量J1、J2。本實施型態中,依據加減速速率α1的變化,消耗電力量J1、J2變化,存在有J=J1+J2達最小的加減速時間t1。速度控制裝置210採用該時候的加減速速率α1而產生速度基準的模式N(t)並予以輸出。
FIG4 shows a speed reference pattern N(t) generated by the speed
於本實施型態的情形,亦為在電動機3b進行加減速運轉時以一定的轉矩運轉並設成t0>0者。再者,以下的說明中,除非有特別說明,否則設為t3≧t2≧t0。t0係於上述其他的實施型態中所說明的使用電動
機3b之機械諸元等所計算的最快加減速時間。
In the present embodiment, the
加減速速率α1係如以下方式計算。 The acceleration/deceleration rate α1 is calculated as follows.
α1=(N2-N1)/t1 α 1 =(N 2 -N 1 )/t 1
如圖4所示,模式N(t)與上述其他的實施型態的情形同樣包含每一時刻的速度基準的資料。於時刻τ0,速度基準N設為下游側的電動機3b的速度實績N1。在時刻τ0至時刻τ11之間的加減速時間t1,模式N(t)以加減速速率α1的斜率直線狀地上升。於時刻τ11,模式N(t)達到目標輸送速度N2。其後,在時刻τ11至時刻τ2為止的時間t2,模式N(t)以一定的目標輸送速度N2變動。
As shown in FIG4 , the mode N(t) includes data of the speed reference at each moment, similarly to the other embodiments described above. At the moment τ 0 , the speed reference N is set to the speed performance N 1 of the
消耗電力量J1設為在從時刻τ0至時刻τ11為止的加減速時間t1消耗的電力量,消耗電力量J2設為在從時刻τ11至時刻τ2為止的時間t2消耗的電力量。 The power consumption amount J1 is set to the power consumed during the acceleration/deceleration time t1 from time τ0 to time τ11 , and the power consumption amount J2 is set to the power consumed during the time t2 from time τ11 to time τ2 .
消耗電力量運算功能222依據以下的式(2)而計算在壓延材1之到達預定時間t3之間的消耗電力量J=J1+J2。例如,消耗電力量運算功能222使加減速時間t1從t0至t3為止以一定的時刻間隔改變,計算每一加減速時間t1的消耗電力量J,以搜尋消耗電力量J達最小的加減速時間t1。最快加減速時間t0係利用上述其他的實施型態所說明的方程式(1)並藉由加減速速率運算功能217進行計算。
The power
於方式(2)中,慣性力矩GD2、額定轉矩TA、額定轉矩電流
IqA、相當於機械損失的轉矩Tm、激磁電流Id及起因於電纜等所造成的直流電阻值R為電動機的參數,藉由電動機參數設定功能16而可應用預先設定的值。
In method (2), inertial torque GD 2 , rated torque TA , rated torque current IqA , torque equivalent to mechanical loss Tm , exciting current Id and DC resistance R caused by cables etc. are motor parameters, and pre-set values can be applied by the motor
加減速速率運算功能217設定由消耗電力量運算功能222所抽出的消耗電力量J達最小的加減速時間t1之後設定加減速速率α1。
The acceleration/deceleration
速度基準運算功能18根據加減速速率運算功能217所輸出的加減速速率α1、加減速時間t1、電動機3b的速度實績N1及目標輸送速度N2來產生速度基準的模式N(t)並予以輸出。其後,與上述其他的實施型態的情形同樣,運算部220b經由速度基準設定功能19b而將速度基準的模式N(t)供給至可變速控制裝置4b。
The speed
此外,方程式(2)可如以下的方式導出。 In addition, equation (2) can be derived as follows.
計算加減速時間t1內的消耗電力量J1與從時刻τ11至時刻τ2為止的時間t2內的消耗電力量J2的和作為到達預定時間t3內的消耗電力量J。由於消耗電力量J1、J2可利用以下的式(3)、式(4)來計算,所以消耗電力量J可利用式(5)來計算。 The sum of the power consumption J1 during the acceleration/deceleration time t1 and the power consumption J2 during the time t2 from time τ11 to time τ2 is calculated as the power consumption J until the predetermined time t3 . Since the power consumption J1 and J2 can be calculated using the following equations (3) and (4), the power consumption J can be calculated using equation (5).
首先,電動機3b的電動機一次電流I1能夠利用以下的式(6)表示。在此,Iq為轉矩電流。
First, the motor primary current I1 of the
在此,當將電動機3b的額定一次電流設為I1A,將額定轉矩電流設為IqA時,藉由代入到式(6)的關係,額定轉矩電流IqA能夠利用以下的式(7)表示。
Here, when the rated primary current of the
由於電動機的轉矩T及轉矩電流Iq具有比例關係,所以可利用電動機3b的額定轉矩TA及額定轉矩電流IqA而如以下的式(8)及式(9)的方式表示。
Since the torque T and torque current Iq of the motor have a proportional relationship, they can be expressed as shown in the following equations (8) and (9) using the rated torque TA and rated torque current IqA of the
依據相當於機械損失的轉矩Tm、轉矩電流IqM,相當於機械損失的一次電流I1m能夠如以下的式(10)及式(11)的方式表示。 According to the torque T m equivalent to the mechanical loss and the torque current I qM , the primary current I 1m equivalent to the mechanical loss can be expressed as shown in the following equations (10) and (11).
到達預定時間t3為加減速時間t1與從時刻τ11至時刻τ2為止的時間t2的和。由於到達預定時間t3設為最快加減速時間t0以上,所以t1至t3與t0的關係可依據式(1)而如以下的式(12)的方式表示。 The expected arrival time t3 is the sum of the acceleration/deceleration time t1 and the time t2 from time τ11 to time τ2 . Since the expected arrival time t3 is set to be greater than the fastest acceleration/deceleration time t0 , the relationship between t1 to t3 and t0 can be expressed as the following formula (12) based on formula (1).
由於在加減速時間t1內,電動機3b的轉矩T只要將式(12)的kTA置換成T即可,所以加減速時間t1可如以下的式(13)的方式表示。
Since the torque T of the
藉由將式(9)代入式(13),能夠獲得表示轉矩電流Iq與加減速時間t1之關係的式(14)。 By substituting equation (9) into equation (13), equation (14) can be obtained which represents the relationship between the torque current Iq and the acceleration/deceleration time t1 .
時間t2可從式(12)而藉由以下的式(15)表示。 The time t2 can be expressed from equation (12) by the following equation (15).
t2=t3-t1 (15) t 2 =t 3 -t 1 (15)
藉由將式(14)及式(15)代入式(5),能夠獲得式(2)。如此一來,能夠將到達預定時間t3內的消耗電力量J作為加減速時間t1的函數來表示。 By substituting equations (14) and (15) into equation (5), equation (2) can be obtained. In this way, the power consumption J within the predetermined time t3 can be expressed as a function of the acceleration/deceleration time t1 .
針對本實施型態之電動機的速度控制裝置210的效果進行說明。
The effect of the
本實施型態的速度控制裝置210具有運算部220b。運算部220b包含加減速速率運算功能217及消耗電力量運算功能222。加減速速率運算功能217及消耗電力量運算功能222計算壓延材1到達下游的輸送桌台102的到達預定時間t3內下游側的電動機3b消耗的消耗電力量J。加減速速率運算功能217及消耗電力量運算功能222算出到達預定時間t3內的電動機3b消耗的消耗電力量J達最小的加減速時間t1並進行抽出,以計算加減速速率α1。運算部220b根據所計算的加減速速率α1來產生速度基準的模式N(t)並予以輸出。因此,能夠抑制下游側的電動機3b之加減速運轉時的消耗電力的增大,並且能夠實現配合了壓延材1之輸送速度的速度控制。
The
上述各實施型態已針對鄰接的兩個輸送桌台的情形進行了說明,然而上述速度控制的手法並非限定應用於鄰接的兩個輸送桌台之間的情形者。例如也可於三個輸送桌台中,使最下游的輸送桌台的目標輸送速度配合最上游的輸送桌台的速度。上述的情形的例子中,中間的輸送桌台的速度與最上游的輸送桌台的速度大致一致時,最下游的輸送桌台的目標輸送速度係根據實質上最上游的輸送桌台的速度來決定。再者,於上述的情形下,也可建構成以藉由依每一輸送桌台所設置的位置檢測器進行速度計算,而依每一輸送桌台再度計算最下游的輸送桌台的目標輸送速度。 The above-mentioned embodiments have been described for the case of two adjacent conveyor tables, but the above-mentioned speed control method is not limited to the case between two adjacent conveyor tables. For example, among three conveyor tables, the target conveying speed of the most downstream conveyor table can be matched with the speed of the most upstream conveyor table. In the above-mentioned example, when the speed of the middle conveyor table is roughly the same as the speed of the most upstream conveyor table, the target conveying speed of the most downstream conveyor table is determined according to the speed of the most upstream conveyor table. Furthermore, in the above-mentioned case, it can also be constructed so that the speed is calculated by the position detector set according to each conveyor table, and the target conveying speed of the most downstream conveyor table is calculated again according to each conveyor table.
以上已針對互為不同的實施型態1、2分別進行了說明,惟也能夠組合這些實施型態。亦即,也能夠建構成:再產生包含以使消耗電力量J達到最小的方式所決定的加減速速率的速度基準的模式之後,依據上游側的電動機3a的速度與到達預定時間t3的關係來修正上游的電動機3a的速度。
In the above,
上述各實施型態中,速度控制裝置10、210也可建構成包含構成運算部20a、20b、220b的各功能,例如依每一功能而以硬體來構成,也可建構成以實現各功能的動作的軟體來構成。速度控制裝置10、210例如為導入有實現已以圖示並說明的各功能之動作的軟體或程式的電腦裝置,而電腦裝置也可為可程式邏輯控制器(programmable logic controller)等。
In each of the above-mentioned embodiments, the
以電腦裝置實現實施型態的速度控制裝置10、210時,例如運算部20a、20b、220a、220b藉由運算處理裝置(CPU)來實現,並具備儲存程式的記憶手段,以進行讀出並逐次執行,而該程式係包含執行圖1或圖3所示之各功能之動作之一個以上的步驟。上述各實施型態係具有兩個運算部,惟也可利用各自不同的CPU來實現兩個運算部,當然也可利用一個CPU來實現。
When the
如以上方式,可實現不易發生輸送桌台之移動時壓延材的滑移之電動機的速度控制裝置。 As described above, a motor speed control device can be implemented to prevent the pressed and rolled material from slipping when the conveying table moves.
以上,已說明本發明的若干個實施型態,這些實施型態係作為例示而提示的實施型態,並非用以限定發明的範圍。這些新穎的實施型態能夠以其他各式各樣的型態來實施,在不脫離發明之要旨的範圍內能夠 進行各種的省略、置換、變更。這些實施型態及其變形乃包含於發明的範圍及要旨,並且包含於申請專利範圍所記載的發明及其等效物的範圍。再者,前述各實施型態能夠以相互組合的方式來實施。 Several embodiments of the present invention have been described above. These embodiments are provided as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms and can be omitted, replaced, and modified in various ways without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included in the scope and gist of the invention and are also included in the scope of the invention and its equivalents described in the scope of the patent application. Furthermore, the aforementioned embodiments can be implemented in combination with each other.
1:壓延材 1: Pressed and rolled materials
2a至2e:輸送輥 2a to 2e: conveyor rollers
3a,3b:電動機 3a,3b: Electric motor
4a,4b:可變速控制裝置 4a,4b: Variable speed control device
5a,5b:位置檢測器 5a,5b: Position detector
10:速度控制裝置 10: Speed control device
14:目標輸送速度運算功能 14: Target transport speed calculation function
15:壓延材到達預定時間運算功能 15: Calculation function for the arrival time of rolled materials
16:電動機參數設定功能 16: Motor parameter setting function
17:加減速速率運算功能 17: Acceleration and deceleration rate calculation function
18:速度基準運算功能 18: Speed-based calculation function
19a,19b:速度基準設定功能 19a,19b: Speed benchmark setting function
21:上游電動機速度修正功能 21: Upstream motor speed correction function
20a,20b:運算部 20a, 20b: Operational unit
100,102:輸送桌台 100,102:Transport table
Da,Db:位置檢測信號 Da, Db: Position detection signal
N1:速度實績 N 1 : Speed performance
N2:目標輸送速度 N 2 : Target transport speed
NC:修正值 N C : Correction value
N(t):模式 N(t): Mode
NU:速度實績 N U :Speed Performance
t0:最快加減速時間 t 0 : Fastest acceleration/deceleration time
t3:到達預定時間 t 3 : Arrive at scheduled time
GD2:慣性力矩 GD 2 : Inertial moment
TA:額定轉矩 T A : Rated torque
α:加減速速率 α: acceleration and deceleration rate
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
WOPCT/JP2021/027946 | 2021-07-28 | ||
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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TW202306297A TW202306297A (en) | 2023-02-01 |
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Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62231318A (en) | 1986-03-31 | 1987-10-09 | Toshiba Corp | Table conveying control device |
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