JPH06322630A - 整経機等のモータ駆動装置と、それを使用する停止制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータＭi （ｉ＝１、２…ｎ）からの回生電
力を有効に利用する。 【構成】 モータＭi のそれぞれに接続する電力回生可
能なインバータ回路ＩＶi （ｉ＝１、２…ｎ）と、イン
バータ回路ＩＶi の入力側に接続するエネルギ蓄積用の
共通のコンデンサＣとを設ける。回生状態にあるモータ
Ｍi からの回生電力は、コンデンサＣに蓄積され、力行
状態にある他のモータＭj （ｊ＝１、２…ｎ、ｊ≠ｉ）
の力行電力として利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マルチセクション駆
動系を構成する複数のモータからの回生電力を有効に利
用するとともに、停電時においても、全体を円滑に減速
して停止させることができる整経機等のモータ駆動装置
と、それを使用する停止制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】経糸糊付機、整経機、巻返機等の経糸準
備機械（以下、単に整経機等という）は、多段に配列す
る複数のモータを介して経糸シートを走行させるから、
これらのモータは、いわゆるマルチセクション駆動系を
構成している。

【０００３】かかる複数のモータＭi （ｉ＝１、２…
ｎ）は、ＡＣモータとし、それぞれ独立のインバータ駆
動装置Ｄi （ｉ＝１、２…ｎ）を介して、共通の電源Ａ
Ｃにより駆動するのが一般的である（図８）。

【０００４】各インバータ駆動装置Ｄi は、コンバータ
回路ＣＶと、電力回生可能なインバータ回路ＩＶとを縦
続してなり、インバータ回路ＩＶの入力側には、平滑用
のコンデンサＣと、抵抗Ｒとが配設されている。ただ
し、抵抗Ｒは、電圧検出器ＶＤによって駆動されるスイ
ッチング回路ＳＷを介してインバータ回路ＩＶの入力側
に接続されている。電圧検出器ＶＤは、モータＭi から
の回生電力がコンデンサＣに蓄積され、コンデンサＣの
電圧が上昇したことを検出してスイッチング回路ＳＷを
閉じるから、抵抗Ｒは、モータＭi からの回生電力を消
費し、モータＭiに対して発電制動をかけることができ
る。なお、電圧検出器ＶＤは、コンデンサＣの電圧が過
小になったとき、スイッチング回路ＳＷを開き、コンデ
ンサＣの電圧を適当な範囲に保つ。各インバータ駆動装
置Ｄi のインバータ回路ＩＶには、外部から制御信号Ｓ
i （ｉ＝１、２…ｎ）が入力されており、インバータ回
路ＩＶは、制御信号Ｓi に従ってモータＭi を加速さ
せ、減速させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、各モータからの回生電力は、抵抗によって消費
されるのみであり、それを他のモータの力行電力として
有効利用することができないから、全体としての電力利
用効率の面で、さらに改善の余地があるという問題があ
った。すなわち、一般に、マルチセクション駆動系を構
成する複数のモータは、その一部が力行状態にあると
き、残りが回生状態にあることが少なくない。そこで、
回生状態にあるモータからの回生電力を力行状態にある
モータに供給することができれば、全体としての電力利
用効率を大きく向上させることができるが、従来の構成
では、各インバータ駆動装置が電気的に独立になってい
るために、これが不可能であったからである。

【０００６】また、停電時において、全体を所定の減速
曲線に従って滑らかに停止させようとすると、慣性が小
さい負荷に連結されているモータは、力行状態で減速さ
せなければならないから、何らかのバックアップ電源を
設けない限り、それが実現できないという問題もあっ
た。

【０００７】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、インバータ回路の入力側にエネルギ蓄
積用の共通のコンデンサを設けることによって、全体と
しての電力利用効率を大幅に向上させることができる整
経機等のモータ駆動装置を提供することにある。

【０００８】また、この発明の他の目的は、減速中のモ
ータの回生電力を利用することによって、バックアップ
電源を設けることなく、停電時においても、所定の減速
曲線に従って全体を支障なく減速させ、停止させること
ができる整経機等の停止制御装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの出願に係る第１発明の構成は、マルチセクショ
ン駆動系を構成する複数のモータのそれぞれに対応する
電力回生可能なインバータ回路と、インバータ回路に前
置するコンバータ回路と、インバータ回路の入力側に配
設するエネルギ蓄積用の共通のコンデンサとを備えるこ
とをその要旨とする。

【００１０】第２発明の構成は、第１発明に係るモータ
駆動装置と、インバータ回路を介してモータの１台を回
転制御し、マルチセクション駆動系のマスタ制御系とな
る速度制御装置とを備えてなり、速度制御装置は、停電
時において、複数のモータの回生電力の総和が力行電力
の総和を常に上まわるような停電時用の減速曲線に従っ
て制御対象のモータを減速させることをその要旨とす
る。

【００１１】なお、速度制御装置は、通電時において、
停電時用の減速曲線と異なる減速曲線に従うことができ
る。

【００１２】

【作用】かかる第１発明の構成によるときは、コンデン
サは、インバータ回路の入力側に共通に配設されている
から、複数のモータのいずれかが回生状態になれば、そ
のモータからの回生電力をエネルギとして蓄積すること
ができ、しかも、蓄積したエネルギを他のモータの力行
電力として放出することができる。すなわち、一部のモ
ータが回生状態にあるとき、他のモータは、回生状態に
あるモータからの回生電力を力行電力として有効に利用
することが可能である。

【００１３】第２発明の構成によるときは、速度制御装
置は、停電時においては、停電時用の減速曲線に従って
制御対象のモータを減速制御するが、このときの減速曲
線は、回生電力の総和が力行電力の総和を常に上まわる
ように選定されているから、停電によって電源からの電
力が供給されない状態であっても、回生状態にあるモー
タからの回生電力を利用することにより、すべてのモー
タを所定の減速曲線に従って減速させ、フリーランニン
グ状態に放置することがない。すなわち、このときの速
度制御装置は、マルチセクション駆動系に含まれるすべ
てのモータを所定の相互関係に維持しながら減速し、全
体を支障なく停止させることができる。

【００１４】速度制御装置が、通電時において、停電時
用の減速曲線と異なる減速曲線に従うときは、電源が確
保されている通常の停止時において、任意の減速曲線に
従い、全体を滑らかに減速させ、停止させることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、図面を以って実施例を説明する。

【００１６】整経機等のモータ駆動回路は、複数のモー
タＭi （ｉ＝１、２…ｎ）のそれぞれに対応するインバ
ータ回路ＩＶi （ｉ＝１、２…ｎ）と、インバータ回路
ＩＶi の入力側に接続する共通のコンデンサＣとを備え
てなる（図１）。ただし、モータＭi は、全体としてマ
ルチセクション駆動系を構成するものとし、インバータ
回路ＩＶi は、それぞれ電力回生可能であるものとす
る。

【００１７】インバータ回路ＩＶi は、共通の電源ＡＣ
により、共通のコンバータ回路ＣＶを介して給電されて
いる。また、インバータ回路ＩＶi の入力側には、スイ
ッチング回路ＳＷを介して共通の抵抗Ｒが接続されてお
り、スイッチング回路ＳＷは、電圧検出器ＶＤの出力に
よって開閉されるものとする。なお、各インバータ回路
ＩＶi には、制御信号Ｓi （ｉ＝１、２…ｎ）が入力さ
れている。

【００１８】かかるモータ駆動装置において、任意のモ
ータＭi が回生状態にあると、そのモータＭi において
発生する回生電力は、対応するインバータ回路ＩＶi を
介してコンデンサＣに蓄積することができる。すなわ
ち、このときのコンデンサＣは、モータＭi からの回生
電力を蓄積するためのエネルギ蓄積用となっている。な
お、このとき、コンデンサＣの電圧が過大になると、電
圧検出器ＶＤが作動してスイッチング回路ＳＷを閉じる
から、抵抗Ｒは、余剰の回生電力を消費することができ
る。

【００１９】一方、このとき、他の任意のモータＭj
（ｊ＝１、２…ｎ、ｊ≠ｉ）が力行状態にあると、この
モータＭj は、モータＭi からの回生電力を力行電力と
して有効に利用することができる。なお、このとき利用
できる回生電力は、コンデンサＣに蓄積されているエネ
ルギと、インバータ回路ＩＶi を介してモータＭi から
回収されるエネルギとの双方が含まれる。そこで、電源
ＡＣ、コンバータＣＶは、モータＭj が要求する力行電
力のうち、コンデンサＣ、モータＭi が供給し切れない
不足分のみを負担すれば足りる。

【００２０】かかるモータ駆動装置は、経糸糊付機に適
用することができる（図２）。

【００２１】経糸糊付機は、送出ビームＢＭ1 からの経
糸シートＳＨを所定の張力となるように走行させ、最終
的に巻取ビームＢＭ5 に巻き取る。すなわち、送出ビー
ムＢＭ1 からの経糸シートＳＨは、テンションローラＴ
Ｒ1 、プレッシャローラＦＲ1 付きのフィードローラＦ
Ｒ、糊付用のサイジングローラＳＲ、ＳＲ…、前後両側
にガイドローラＧＲ1 、ＧＲ2 を有する乾燥用のドラム
ローラＤＲ、ＤＲ…、テンションローラＴＲ2 を経て、
巻取ビームＢＭ5 に至る。なお、テンションローラＴＲ
1 、ＴＲ2 には、張力測定用のロードセル素子ＬＣ1 、
ＬＣ2 が付設されており、サイジングローラＳＲ、ＳＲ
…の下部には、糊材を収納するサイジングパンＳＲ1 が
配設されている。

【００２２】送出ビームＢＭ1 、フィードローラＦＲ、
サイジングローラＳＲ、ＳＲ…、ドラムローラＤＲ、Ｄ
Ｒ…、巻取ビームＢＭ5 には、モータＭ1 、Ｍ2 …Ｍ5
が連結されており、これらのモータＭi （ｉ＝１、２…
５）は、マルチセクション駆動系を構成している。な
お、各モータＭi には、共通のコンバータ回路ＣＶを介
し、電源ＡＣによって給電されるインバータ回路ＩＶi
（ｉ＝１、２…５）が接続されており、各インバータ回
路ＩＶi の入力側には、共通のコンデンサＣが接続され
ている。ただし、コンデンサＣと並列に接続する回生電
力消費用の抵抗Ｒは、電圧検出器ＶＤ、スイッチング回
路ＳＷとともに、その図示が省略されている。また、各
インバータ回路ＩＶi には、制御信号Ｓi （ｉ＝１、２
…５）を出力するコントローラＣＲi （ｉ＝１、２…
５）が付設されている。

【００２３】コントローラＣＲ1 、ＣＲ5 には、それぞ
れ、ロードセル素子ＬＣ1 、ＬＣ2が検出する張力Ｔ1
、Ｔ2 がフィードバックされている。また、コントロ
ーラＣＲ2 には、モータＭ2 、Ｍ3 に付設するパルスジ
ェネレータＰＧ、ＰＧを介し、モータＭ2 、Ｍ3 の回転
速度ｎ2 、ｎ3 がフィードバックされており、コントロ
ーラＣＲ3 には、モータＭ3 の回転速度ｎ3 の他に、モ
ータＭ4 に付設するパルスジェネレータＰＧを介し、モ
ータＭ4 の回転速度ｎ4 がフィードバックされている。
さらに、コントローラＣＲ4 には、モータＭ4 の回転速
度ｎ4 がフィードバックされている。

【００２４】コントローラＣＲ4 は、速度制御装置とな
っている（図３）。すなわち、コントローラＣＲ4 は、
速度設定器１１、加減速曲線発生器１２、加合せ点１
３、調節器１４を縦続してなり、加減速曲線発生器１２
には、リレー接点ＲＬ1 、ＲＬ2 が入力されている。リ
レー接点ＲＬ1 は、経糸糊付機の運転指令信号に従って
閉じ、リレー接点ＲＬ2 は、電源ＡＣの停電時に開くも
のとする。また、加合せ点１３には、モータＭ4 の回転
速度ｎ4 がフィードバックされており、調節器１４の出
力は、制御信号Ｓ4 として、インバータ回路ＩＶ4 に入
力されている。

【００２５】かかる経糸糊付機は、コントローラＣＲ4
をマスタ制御系として動作することができる。

【００２６】いま、電源ＡＣが正常であるときに、運転
指令信号が発生し、リレー接点ＲＬ1 が閉じると、コン
トローラＣＲ4 の加減速曲線発生器１２は、速度設定器
１１の設定値ｎ11を目標速度とし、所定の変化率で上昇
する増速曲線Ｋ1 を発生し（図４の時刻ｔ＝０）、この
増速曲線Ｋ1 に従って上昇する速度目標値ｎo を加合せ
点１３に出力する（同図の時刻０≦ｔ≦ｔ1 ）。そこ
で、加合せ点１３は、速度偏差Δｎ＝ｎo −ｎ4 を調節
器１４に出力し、調節器１４は、速度偏差Δｎに対応す
る制御信号Ｓ4 をインバータ回路ＩＶ4 に出力すること
ができる。すなわち、インバータ回路ＩＶ4 は、制御信
号Ｓ4 に従ってモータＭ4 を力行制御し、増速曲線Ｋ1
に従ってモータＭ4 を緩起動することができる。

【００２７】モータＭ4 が起動されると、その回転速度
ｎ4 がコントローラＣＲ3 に入力されているので、コン
トローラＣＲ3 は、モータＭ3 の回転速度ｎ3 がモータ
Ｍ4の回転速度ｎ4 に対して所定の比率で追従するよう
に、インバータ回路ＩＶ3 を介してモータＭ3 を回転制
御する。一方、コントローラＣＲ2 は、同様にして、モ
ータＭ2 の回転速度ｎ2 が所定の比率でモータＭ3 の回
転速度ｎ3 に追従するように、インバータ回路ＩＶ2 を
介してモータＭ2 を回転制御する。すなわち、コントロ
ーラＣＲ3 、ＣＲ2 は、それぞれ、モータＭ4 、Ｍ3
間、モータＭ3 、Ｍ2 間のストレッチ比率が所定値とな
るように、モータＭ3 、Ｍ2 の回転速度ｎ3 、ｎ2 を制
御するストレッチ制御装置となっている。

【００２８】一方、コントローラＣＲ1 は、ロードセル
素子ＬＣ1 からの張力Ｔ1 をフィードバックすることに
より、インバータ回路ＩＶ1 を介し、張力Ｔ1 が所定値
となるようにモータＭ1 、送出ビームＢＭ1 を回転制御
する。また、コントローラＣＲ5 は、同様に、インバー
タ回路ＩＶ5 を介し、ロードセル素子ＬＣ2 からの張力
Ｔ2 が所定値となるように、モータＭ5 、巻取ビームＢ
Ｍ5 を回転制御する。すなわち、コントローラＣＲ1 、
ＣＲ5 は、張力Ｔ1 、Ｔ2 を所定値に保つ張力制御装置
となっている。

【００２９】以上のようにして、コントローラＣＲ4 が
モータＭ4 を起動すると、他のモータＭi （ｉ＝１、２
…５、ｉ≠４）は、一斉に起動され、送出ビームＢＭ1
からの経糸シートＳＨを所定の張力で走行させた上、巻
取ビームＢＭ5 に巻き取ることができる。

【００３０】モータＭ4 の回転速度ｎ4 が速度設定器１
１の設定値ｎ11に到達すると（図４の時刻ｔ＝ｔ1 ）、
以後、モータＭ4 は定速で運転され、他のモータＭi
（ｉ＝１、２…５、ｉ≠４）は、コントローラＣＲi
（ｉ＝１、２…５、ｉ≠４）の制御下において、ほぼ定
速で運転を継続することができる。また、運転指令信号
が消滅すると（図４の時刻ｔ＝ｔ2 ）、リレー接点ＲＬ
1 が開くので、加減速曲線発生器１２は、所定の減速曲
線Ｋ2 を発生して速度目標値ｎo を減少させるから（同
図の時刻ｔ2 ≦ｔ≦ｔ3 ）、全体は、この減速曲線Ｋ2
に従って減速し、停止することができる（同図の時刻ｔ
＝ｔ3 ）。

【００３１】なお、以上の通電時の制御において、加減
速曲線発生器１２からの減速曲線Ｋ2 は、全体を滑らか
に減速させて停止させるために、適当なＳ字状の曲線と
してもよい（図５）。増速曲線Ｋ1 についても、同様で
ある。

【００３２】経糸糊付機が運転中に停電が発生すると、
リレー接点ＲＬ2 が開く（図６の時刻ｔ＝ｔ2a）。そこ
で、このときの加減速曲線発生器１２は、通電時と異な
る停電時用の減速曲線Ｋ3 を発生する。

【００３３】いま、経糸糊付機に含まれるすべてのモー
タＭi を機械的に連結し、この全体系を自然停止させる
ときの仮想的な減速曲線Ｋ4 は、一般に、指数関数形と
なる（同図の時刻ｔ2a≦ｔ≦ｔ2c）。そこで、このよう
な減速曲線Ｋ4 を上まわらないように、停電時用の減速
曲線Ｋ3 を定めれば、全体系に含まれる複数のモータＭ
i の回生電力の総和が力行電力の総和を常に上まわるよ
うにすることができる。減速曲線Ｋ4 を上まわる減速曲
線Ｋ3 を実現させるためには、モータＭi を力行駆動す
ることが必要である一方、減速曲線Ｋ4 を下まわる減速
曲線Ｋ3 を実現させるためには、モータＭi を回生状態
とし、モータＭi に制動をかけなければならないからで
ある。したがって、減速曲線Ｋ4 を下まわる減速曲線Ｋ
3 によれば、停電時において、回生状態にあるモータＭ
i からの回生電力を利用することにより、何らのバック
アップ電源を設けることなく、全体を円滑に減速して停
止させることができる。

【００３４】ただし、減速曲線Ｋ3 は、余りに急傾斜に
すると、コントローラＣＲi によるモータＭi の制御が
不調になるおそれがある。そこで、減速曲線Ｋ3 として
は、停電発生時における仮想的な減速曲線Ｋ4 の接線に
一致させるのが最も好ましい。また、このような減速曲
線Ｋ3 を選定することにより、各モータＭi は、その一
部が力行状態にあったとしても、他の回生状態にあるも
のからの回生電力を利用することができる。すなわち、
このときのコントローラＣＲi 、インバータ回路ＩＶi
は、コントローラＣＲ4 をマスタ制御系として、すべて
のモータＭi を減速曲線Ｋ3 に従って滑らかに減速さ
せ、停止させることができ（図６の時刻ｔ2a≦ｔ≦ｔ2
b）、コントローラＣＲ4 は、その制御対象となってい
るモータＭ4を減速曲線Ｋ3 に従って減速させることに
より、他のすべてのモータＭi （ｉ＝１、２…５、ｉ≠
４）を追従させることができる。

【００３５】なお、減速中に、各モータＭi の回生電力
の総和が力行電力の総和を下まわるようなことがある
と、その時点において、各モータＭi は、力行電力が不
足して減速曲線Ｋ3 を維持することができなくなるおそ
れがある。そこで、減速曲線Ｋ3 は、減速中の全ての期
間に亘って、回生電力の総和が力行電力の総和を常に上
まわるように定めるのがよい。

【００３６】ただし、図６の時刻ｔ≧ｔ2aにおいては、
停電によって電源ＡＣが喪失するから、この間における
コントローラＣＲi は、回生状態にあるモータＭi から
の回生電力を利用するか、他の適当なバックアップ電源
を利用して給電するものとする。

【００３７】以上の説明において、コンバータ回路Ｃ
Ｖ、コンデンサＣは、ｎ台のモータＭi （ｉ＝１、２…
ｎ）に対応して、それぞれｎ台のコンバータＣＶi （ｉ
＝１、２…ｎ）、ｎ台のコンデンサＣi （ｉ＝１、２…
ｎ）に分割することができる（図７）。コンバータ回路
ＣＶi 、コンデンサＣi は、それぞれ、モータＭi の容
量に対応させることができ、個々の容量を小さくするこ
とが可能である。

【００３８】なお、以上の説明は、経糸糊付機に限ら
ず、整経機、巻返機等の他の機械についてもそのまま適
応し得ることはいうまでもない。また、そのときのモー
タＭi、コントローラＣＲi 、インバータ回路ＩＶi
は、少なくとも２以上の任意の台数であればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この出願に係る第
１発明によれば、インバータ回路の入力側にエネルギ蓄
積用の共通のコンデンサを設けることによって、コンデ
ンサは、回生状態にあるモータからの回生電力を蓄積
し、力行状態にあるモータに供給することができるか
ら、全体としての電力利用効率を大幅に向上させること
ができるという優れた効果がある。

【００４０】第２発明によれば、速度制御装置は、制御
対象のモータを所定の減速曲線に従って減速させること
により、回生状態にあるモータからの回生電力を他のモ
ータの力行電力として利用させることができるから、停
電時においても、バックアップ電源を設けることなく、
全体を所定の停電時用の減速曲線に従って滑らかに減速
させ、停止させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 全体ブロック系統図（１）

【図２】 全体ブロック系統図（２）

【図３】 要部ブロック系統図

【図４】 動作説明線図（１）

【図５】 動作説明線図（２）

【図６】 動作説明線図（３）

【図７】 他の実施例を示す図１相当図

【図８】 従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

Ｍi （ｉ＝１、２…ｎ）…モータ ＩＶ、ＩＶi （ｉ＝１、２…ｎ）…インバータ回路 ＣＶ、ＣＶi （ｉ＝１、２…ｎ）…コンバータ回路 Ｃ、Ｃi （ｉ＝１、２…ｎ）…コンデンサ Ｋ2 、Ｋ3 …減速曲線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチセクション駆動系を構成する複数
   のモータのそれぞれに対応する電力回生可能なインバー
   タ回路と、該インバータ回路に前置するコンバータ回路
   と、前記インバータ回路の入力側に配設するエネルギ蓄
   積用の共通のコンデンサとを備えてなる整経機等のモー
   タ駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のモータ駆動装置と、前記
   インバータ回路を介して前記モータの１台を回転制御
   し、マルチセクション駆動系のマスタ制御系となる速度
   制御装置とを備えてなり、該速度制御装置は、停電時に
   おいて、前記複数のモータの回生電力の総和が力行電力
   の総和を常に上まわるような停電時用の減速曲線に従っ
   て制御対象のモータを減速させることを特徴とする整経
   機等の停止制御装置。
3. 【請求項３】 前記速度制御装置は、通電時において、
   停電時用の減速曲線と異なる減速曲線に従うことを特徴
   とする請求項２記載の整経機等の停止制御装置。