JPS59139507A - エナメル線焼付炉の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、エナメル線焼付炉の制御方法に関し、特に炉
温度および線速としての制御量が多変数であるエナメル
線焼付炉の制御方法に係わる０ 「発明の技術的背景」 従来から、銅線、アルミ線などの芯線に絶縁塗料を焼付
けて、電動モータ等に用いる絶縁電線を製造するための
熱風伽環式エナメル線焼付炉が知られている。この焼付
炉は、第１図に示すように、電線走行路１の線入口２か
ら繰出口３に向って電線４が走行し、電線に予じめ塗布
されている焼付用フェス（例えば、ポリエステル（ＰＥ
Ｗ）、ポリエステルイミド（ＥＩＷ）のようなエステル
系、あるいはポリビニルホルマ−ルルマリン系１（Ｊｉ
Ｍ）の溢剤を、ダンノζ−（開閉器）ＧＡＳ−Ｄから供
給される燃焼用ガスで高温とし、触媒６により燃焼させ
、ブロア７で高温空気を図の矢印方向に循環させるもの
である。

この炉において、前記の、エアー８の供給量（従って、
このエアー量に応じて供給されるガス９（例えば、フリ
ン）の供＃量）を調節するダンパーＧＡＳ−Ｄの他に各
所にダンノくーカニ設けられている。即ち、炉体上部に
設けたダンノζ−Ｆ　−　Ｄは炉体から排気されるエア
ー量を調節するものである。

ＰＢ−Ｄは圧力室を形成するダンノくーで、炉体からの
熱風をシールするものである。Ｃ−Ｄはタンパ−Ｄと共
に、蒸発帯ＥＺ上部に直接熱風９？送るダンパーである
。また、Ｂ−Ｄは硬化相変に影響する。

これらのダンパー（）Ａｓ−Ｌ）、Ｆ−Ｄ、ＰＢ−Ｄ。

Ｃ−Ｄ、Ｂ−Ｄの開度を調節することにより、蒸発帯Ｅ
Ｚ、硬化帯ＣＺ　Ｋｆ、４適な温度分布を与え、電線に
塗布されたワニスの焼付具合を決定することができる。

このような温度分布を計測するために、炉体の各所に温
度検出点を設ける。即ち、硬化帯と蒸発帯に熱風を分流
させる前の測定点１６（その温度’（５Ｂ−’ｆ’とす
る）、７体からの熱風吹出しとダンパーＰＢ−１）から
の冷風の合流点にある測定点１γ（その温度をＩ）　Ｂ
　−’ｒとする）、硬化帯中部の測定点１８（その温度
をに一’ｒとする）、蒸発帯上部の測定点１９（その温
度をＪ、−’Ｆとする）、蒸発帯下部の測定点２０（そ
の温度をＪ２−Ｔとする）である。

一般に、１つの炉は線径が０６〜２ｍｍφ程度の多種の
電線の焼料を行なうが、線速は線径によって異なり、か
つ炉は例えば２本１組で、１本の駅において例えば１０
組７０本もの電線の焼付を同時に行なうが、当然隣の炉
の熱的影響を受け、しかも線径によって、またワニスの
種類によってもガスの定常供給量も異なる。

上述のような温度分布が形成された炉内を芯線は芯線ボ
ビン４７から繰出され、プーリ４１を介して、ブー’Ｊ
　４２−４３間で所定回数巻回された後、ブー！Ｊ　４
４−４５を経て巻取ボビン（図示せず）に巻取られる。

線速は線速付与、駆動体としての交流可変速モータＭ】
５によりプーリ４４を駆動し、その回転数を変えること
により制御される。

而して、従来から、このようなエナメル線焼料炉の始動
時には、線速を高速とし、芯線に塗布されだ９ｔ、肘用
ワニスの溶剤をダンパーＧＡＳ−１）から送給される燃
焼用ガスで高速高治１化し、触媒６により燃焼させ、ブ
ロア７で高温空気を第１図の矢印方向に循環させている
。ぞして、炉温か定常温度になると、線速を定常速度に
降下させて通潜運転となる。このため、作業の立上り時
間までは、焼付用ワニスが芯線に焼度過小で焼付けられ
るので、その間の製品は屑となり、生産歩留まりが悪い
という輝点があった。

［発明の目的］ 従って、本発明の目的は、炉温の上昇時および定常時に
おいて炉温に対応してエナメル線の線速を適正に制御し
、もって品質が一定の製品ｆｆ：炉温の立上シ時点から
製造し得るエナメル線焼付炉の制御方法を提供せんとす
るものである。

［発明の好ましい実施例コ 以下、本発明の好ましい一実施例を図面を参照して順次
説明する。

先ず、本実施例では、第１図に示す各ダンパーＧＡＳ−
Ｄ、　Ｅ、−Ｄ、　ＰＢ−Ｄ、　Ｃ−Ｄ、　Ｂ−ＤにＶ
それぞれステッピングモータＭ５、ＭＩＯ，Ｍｌｌ。

λ・１１２、Ｎ１１４によりその一度が調節され、かつ
点１６　、１７　、１　Ｂ　、　１９　、２０に熱電対
が設置されている。各ステッピングモータは入力信号（
実線で示す）が印加され、かつ出力信号（点線で示す）
が発生される。さらに、線速を規制するモータＭ１５へ
は出力信号が印加され、その線速は例えば何れかのプー
リに組合わせたタコメータからなる線速計４０で示され
る。ぼた、各熱電対および線速計からは出力信号が生起
される。これらの信号はＩｌｏ　（Ａ／Ｄ　）コントロ
ーラ２５でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ２６　（ヒューレッ
トパソカード社製１（ＰＩ（１００Ｍシリーズ）へ供給
され、そこで演算、制御された信号が、再びコントロー
ラ２５でＤ／Ａ変換されて各ダンパーのステッピングモ
ータへ印加される。

次に、かかる制御方式について第２図に基づき詳述する
。

同方式において、制御対象であるエナメル線焼付炉３０
の、炉温温度およびエナメル線の線速としての複数の制
御量（線速計４０における練速お・よび点１８，１９．
２０におけるｒＶＡ瓜１〜−１丁　、　　Ｊｌ−Ｔ　　
１　　Ｊ２−Ｔ　　）を含む複数の測定＃ｃ線速計４０
における線速および点１６．１７，１８，１９．２０に
おける温度り、　−’ｌ’　、　　ｌ）　Ｂ−’１”、
　ｌぐ−Ｔ、　　Ｊｌ−Ｔ、　　Ｊ２−Ｔ　） が線速付与駆動体の入力およびダンパーの開度としての
複数の操作量（モータＭｉｓの回転数およびダンパーＧ
ＡＳ−Ｄ、Ｉ”−ＤＳｌ）Ｂ−１）１Ｃ−の何れによっ
ても変動する場合に、該制御量がその目標値 に調節されるように操作量を制御せんとするものである
。

制御量Ｙ、　−Ｙ４は、引出し点３１から引出されて目
標値Ｙ几１〜Ｙ＋ｔ４の差引き点３２へそれぞれ接続さ
れ、制御量と目標値の差 を得ている。

これらの差ε１・・・・・・ε４は、演算要素Ｃに印加
される。要素Ｃは と記述される行列で、 るものである。これらの操作変数はそれぞれ積分器■１
〜１５に印加され、積分動作が遂行されて量Ｕｃｌ−（
Ｊｃ５として各操作量Ｕ１〜Ｕ５に印加される。

この量Ｕｃは、積分機能が遂行される結果、次機能のみ
ならず、積分機能を含む、あるいはこれと類似する動作
を包含するものである。

また、積分動作には、動的補償を含ませるようにしても
よい。

なお、演算要素Ｃの、 の各要素は、制御対象としてのエナメル線焼付炉３０を
自動制御する前に、予じめその制御対象をモデルとして
最適制御理論と、目標値Ｙ几１〜ＹＲ４を与えるときの
、操作変数Ｕ′Ｃ工〜Ｕ′Ｃ５、操作量Ｕ１〜Ｕ５、制
御量Ｙ１〜Ｙ４の挙動のシュミレーンヨンとにより求め
、最も適切に定められるものである（Ｃｏｎｔｒｏｌ　
Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　Ｆ”ｕｒｎａｃ
ｅｂｙ　Ｕｓｉｎｇ　ＣＡＤ　”　ｂｙＫ　、　Ｆｕｒ
ｕｔａ　ｅｔ　ａｌ　ａｔ　ｔｈｅ　ＩＦＡＣ８ｙｍｐ
ｏｓｉｕｍ　　ｏｎ　　ｔｈｅ　　’ｆ’ｈｅｏｒｙ　
　ａｎｄ　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｄｉ
ｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏｌ　、　Ｄｅｌｈｉ　、　５ｅ
ｓｓｉｏｎ　２０　、１’９８２参照）。

また、引出し点３１は、フィードバック要素Ｆを介して
差引き点３３に接続されている。これにより、制御量Ｙ
１〜Ｙ４ヲ含む測定量Ｙ１〜Ｙ５にフィードバック動作
が線形処理によシ遂行され操作１１　Ｕｌ−’Ｕｓへ減
算的に印加される。このフィードバック動作には、動的
補償？含ませるようにしてもよい。フィードバックの出
力Ｕｐは、の各要素も、前述の最適制御理論と、シュミ
レーションとによシ予じめ求められるものである。

更に、引出し点３４は、フィードフォワード要素Ｎ′ｆ
ｔ、介して加合せ点３３へ接続されている。

これによシ、目標値Ｙ几１〜ＹＲ４にフィードフォワー
ド動作即ち比例動作が線形処理によシ遂行されて操作量
０１　’−’Ｕｓへ加算的に印加される。このフィード
フォワード動作には、動的補償を含ませるようにしても
よい。フィードフォワードの出力ＯＮは、 である。

の各要素も、前述と同様に最適制御理論と、シュミレー
ションとによって予じめ求められるものである。

このように、操作量Ｕには、３棟類の操作入力が供給さ
れる結果、最終的には操作量Ｕは次のようになる。

Ｕ　＝　Ｕｃ−ＵＰ　＋　ＵＮ 操作量へ供給されるこれらの和出力 ＬＪｃ　　−ｊＪｌｉ’　　＋　ＵＮ が所定の軛１を越えるときに、前記積分動作を停止させ
るリミッタＬが各操作ラインに介在されている（第２図
）。

第２図において、点線で囲む部分はＣＰＵを表わし、目
（票値Ｙ＋ｔ、〜Ｙ几４の入力インターフェースには八
７　］）変換のだめの入出力装置ｌ１Ｏ−１１操作量Ｕ
　ｔ　−［Ｊｓの出力インターフェースにはＤ／Ａ変換
のための入出力装置ｌ１０−２、制御量Ｙ、−Ｙ４を含
む測定量Ｙ、−Ｙ５の後向き径路への入力インターフェ
ースにはＡ／Ｄ変換のための入出力装ｆｔ１ｔＩ１０−
３が介在されている（第１図）。

このように構成されて成る多変数自動制御系は次のよう
に酸１作する。

先ず焼付炉３０を働らかせて、制御釦Ｙ１〜￥４を含む
測定量￥１〜￥５に応じて積分動作の初期値全設定する
（第３図）。次いで、ＣＰ　Ｕは目伸値Ｙ＋ｔ１〜Ｙ＋
ｔ４、制御量￥１〜Ｙ４を含む測定量）′１〜）′５の
データを読み取る。ＣＰＵの演算要素Ｃ１フィードバッ
ク要素Ｆ１　フィードフォワード要素Ｎ　Ｐｉそれぞれ
前述の行列式で表わされる値に従ってその演算を１行し
、 を計算する。

この操作量出力は、所定の範囲内に維持されて制御され
る必要がある。このため、各操作量出力値は、その他囲
にあるか否かが判断され、若しもその範囲内にあるとき
は、積分動作を遂行し、範囲を越えるときは、リミッタ
Ｌを介して出力せしめる（第３図）。

このようにして、各操作変数Ｕ’ｃ１・・・・・はそれ
ぞれ積分器ＩＸ・・・・・・丁、が働らき、積分動作が
遂行されて のＡ貴公出力を生じる。

このような機能を導入すれは、本実施例のように操作量
としてのグンパーの開度が０〜１００％であるにもかか
わらず、動作開始時から積分動゛　作を遂行すれば、当
初は操作量と目標値との差εｌ・・・ε４が大きいので
、ダンパーの開度が事実上２００あるいは３０’Ｏ％と
いう不都合々操作量信号を発生するということが回避さ
れる。

こうして、積分器は目標値と制御量の差が零になる捷で
積分動作を繰返し、制御量が目標値に可及的に接近する
ように制御ループを形成するものである。

而して、操作量Ｕ Ｕ　＝　Ｕｃ　−ＵＦ＋　ＵＮ が計算され、制御対象３ｏへ出力される。

この場合、フィードバック要素Ｆのフィードバック出力
ＵＰは、制御系の固有の特性を安定化させる機能をもつ
ものである。

一方、フィードフォワード要素Ｎの出力ＵＮは、目標値
Ｙ］Ｌに制御量Ｙが迅速に接近するようにその立上りを
早めるもので、特に炉の動作開始時に大きな効果を有す
る。この少・素Ｎにより制御系の応答性（レスポンス）
は一段と向上する。

こうして、操作量Ｕが制御対象３０へ出力されると、次
のザンプリングまで所定時間遅延させ、再び次の動作が
繰返される。

上記実施例において、制御量、目標値は４個、操作変数
、操作量は５個、測定量は５個の場合について説明した
が、それぞれ４個、ｎ個、ｍ個（１，ｎ、１〕］は正の
整数で、ｎ、ｍ≧ｔ）の場合にも、本発明は等しく適用
できるものである。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明のエナメル
線焼料炉制御方法によれば、炉温の上昇時および定常時
において炉温に対応して適正な線速か与えられるから、
炉温の立上り時から品質が一定のエナメル電線が製造で
き、非規格品、即ち屑の発生が防止されて芯線およびワ
ニスが無駄とならず、生産歩留まりを向上させることか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は：Ｉｉｉ、：御対象としての熱風’ＪＨ’　Ｑ
ｔ式エナメル線焼付炉の説明図、 第２図は該制御対象へ本発明を適用した自動制御方法の
ブロックダイヤグラム、 第３図は該方法の動作フローチャートラ示す。 ３０　・・・エナメル線焼付炉 Ｙ１〜￥４・・制御量 Ｙ、〜Ｙ５・測定量 Ｕ１〜Ｕ５・・操作量 ）勺も１〜ＹＪも、・　目標イ直 εＩ〜ε４・ｉｌｊ制御量と目標値の差Ｕ’ｃ、〜Ｕ′
０５　・・操作変数 代理人　弁理士　　守　谷　−雄 −材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炉温か所定の温度分布に制御可能なエナメル線焼付
   炉を用いて芯線に絶縁塗料を焼付けてエナメル線を製造
   する際に、前記炉温の上昇時および定常時において該炉
   温に対応してエナメル線の線速を制御せしめるだめ、前
   記炉温および線速としての複数の制御量 を含む複数の測定量 が、線速付与駆動体の入力およびダンパーの開度として
   の複数の操作量 の何れによっても変動する場合に、前記制御量がその目
   標値 に調節されるように前記操作量を制御するにあたり、前
   記制御量と前記目標値の差 から得られる操作変数。 を各操作量とすることを特徴としたエナメル線焼付炉の
   制御方法。 ２　前記１＋ｌｊ　ｔ、１１　歩を含む複数個の測定量
   にフィードバック動作を遂行した出力 を前記操作量へ印加することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のエナメル線焼付炉の制御方法。 ３、前記目標値にフィードフォワード動作を遂行した出
   力 を前記操作量６印加することを特徴とする特許請求の４
   ・厄囲第１項または第２項記載のエナメル線焼付炉の制
   御方法。 ４、　前記操作量へ供給される、前記出力Ｕｃ　−前記
   出力ＵＦ十前記出力ＵＮの和出力が所定の軸回を越える
   ときに、前記積分動作を停止させることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のエナメル線焼付炉の制御方法
   。 ５４　　前記測定量に応じて前記積分動作の初期値を設
   定することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のエナメル線焼付炉の制御方法。 ６、　前記操作変数および前記積分動作は線形処理によ
   って得られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のエナメル線焼付炉の制御］方法。 ７　前記操作変数は動的補償を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のエナメル線焼伺炉のｔｌｌＪ
   御方法。 ８　前記フィードバック動作は線形処理によって得られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のエナメ
   ル線焼付炉の制御方法。 ９　前記フィードバック動作は動的補償を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のエナメル線焼付炉
   の制御方法。 １０　　前記フィードフォワード動作は線形処理によっ
   て得られることを特徴とする特許請求の４伯囲第３項記
   載のエナメル線焼付炉の制御方法。 １１　　前記フィードフォワード動作は動的補償を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のエナメル
   線焼付炉の制御方法。