JPS5999985A - ストレート伸線機の速度制御装置 - 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】 この発明はストレート伸線機における電動機の制御方式
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゛Ｃ１
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
よっ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
示す回路図であって、１は線材、２はダイス、５は線材
１を巻付けて回転１７該線拐１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１１Ｌ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ｎ；ＩＩ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、１６は関数発生
器であって速度発電機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ずる。

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、回転ドラノ、乙によって巻取ら
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ｆｌｊ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（３） 断線しないようにダイスの前側に作用する張力即ちバッ
クテンションを小さくまたは零にしなければならないが
、この張力設定が称めてむずかしい。

またバックテンションを小さく設定した楊合ダイス太り
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ｖＪ１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
る場合は小さなバックテンショ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制御方式を提供することを
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、小さなバックテンションでｊ１ｙ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。

（４） 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は各伸線ブロックに設けた釜と
呼ばれる回転ドラム、２２．４２は各回転ドラム２［，
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を通っ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
のまさつ力によって線材１は第２伸線ブロツク４０の方
へ引き出される。後段の伸線ブロック４０も上述と同様
にして、ダイス４３を通って所定の太さに減面されて伸
線が行なわれる。２４．４４は各伸線ブロックの電動機
２２．４２を制御する制御装置である。

第１の伸線ブロックの制御装置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ク速度
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２８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６４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
６０に印加される。この位相制御装置５０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
になっている。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はマスク速度設定器２
５で設定された速度で運転されるようになっている。な
お電動機２２の界磁電流は強め界磁設定器６８の設定値
にしたがって界磁調節器６７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って、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ッ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
マスク速度設定器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ク速度設定器
２５の設定値ニ追従して変化するようになっている。

比率設定器４５の出方信号は加合せ点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、電流の増加に従って電動機速度を垂
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１ｌＩｌｉＩ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ｊＳが加算された値で電動機速度が設定され
るようになっている。

速度制御増幅器４８の出力信号はリミッタ５５に印加さ
れる。リミッタ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、リミッタ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っている。

トルク設定器５０の一方の端子は関数発生器５６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６図に示すように宇トルク領域から定出
力領域に移る一定辿度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。

この構成によって、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。

リミッタ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
なっているが、これがリミッタ５５によってトルク設定
′ａ５０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ｆ？２５３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
るようになっている。

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っ
ている。

電動機４２の界磁電流を制御する界磁調節器５７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ｉｓ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っている。この構成によって、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って、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ッタ５５の出
力電圧変化と協働して、電動機出力したがって伸線が定
張力制御されるようになっている。

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の減面率に見合った値に設定し、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。

運転時にはマスク速度設定器２５の設定値は加合せ点２
６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ＩＩｌ’ｉｉ器２９はこの電流指令値
と変流器６４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６０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ず
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。これによって電動機２２、したがって回転
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２
３を通って伸線されながら走行する。

一方マスク速度設定器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４
６に印加され、バイアス信号Ａｓと重畳されるとともに
、分流器６０が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＼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＼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。したがって速度制御増幅器４日
の入力には、分流器６０からの電流信号が比率設定器４
５の速度指令を減するように入力されているにも拘わら
ず、ＡＳの偏差が加わっ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の飽和出力はリミッタ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、その差信号がトルり制御増幅器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５６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。

上述のようにリミッタ５５が設けられかつ速度制御増幅
器４日にバイアス信号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って界磁調節器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６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、リミッタ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Ａｓの分も考慮
して前段伸線機２０の伸線速度よりもや＼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０それ数比率設
定器４５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
はリミッタ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ｆｆ１５３に印加される
。位相制御装置５３はその出力でザイリスタ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った場合や、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ったりす
ると両押線機の間にある線材１に張力がか＼す、当該伸
線機４０のダイス４６の前側に上記の張力によるバック
テンションがか＼る０そのため電動ＰＡ４２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
なり両押線機間にある線拐１の張力は低下し、ダイス４
６の前側のバックテンションも減少する。銅のように抗
張力が小さい素材を伸線する場合、ダイスの前側にバッ
クテンションがあるとそのバックテンション分だけ余分
な引抜き力が必要であるから、伸線途中で外乱が入って
バックテンショ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７Ｓを速度指令
に重畳するようになっているので、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って、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を所定の張力でづ
１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ッタ５
５の制限値が変化して電動機４２の発生トルクも変化し
て、線側１のす］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
ってトルク設定器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用よ
りも低めに設定すれば、電動機４２（１７） の速度垂下特性が外乱によるバックテンションの増加を
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」二詳述したように、本発明はストレート機の制御方
式において、比率設定器４５による速度指令を前段伸線
機の伸線速度Ｊ：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心配もなく安定にぢ［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、同一の機械で抗張）で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１−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（１ｇｌ 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　：伸線ブロッ
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：マスク速度設定器、２７　ｐ　４
７：速度発電機、２８　、４８　：速度制御増幅器、２
９：電流制御増ＩＩＩＩｉｉ器、３０　、５３　：位相
制御装置、３１＝交流電源、５２　、５９　、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、４５：比率設定器、５［１：）ルク設定器、５２：
トルク制御増幅器、５５：リミッタ、５６：関数発生器
、６０：分流器、６１：垂下度設定器。 ＶＯ−迭渡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）複数段の伸線ブロックのそれぞれに設けた回転ドラ
   ムによって線材を引張るとともに各回転ドラムを個別の
   直流電動機で駆動して、線材をダイスから引き出すよう
   にしたストレート伸線機の制御方式において、上記直流
   電動機の強め界磁設定手段と、ライン速度に対応して電
   動機の電機子電圧を制御することにより電動機速度を制
   御する速度制御ループと、電動機の電機子電流に対応し
   て電動機速度を垂下させるループと、トルク設定器の設
   定値に対応して電機子電流を制御することにより電動機
   トルクを制御するトルク制御ループと、電動機速度に対
   応した信号によって界磁電流を制御する界磁制御回路と
   、電動機速度に対応して直線的に出力が変化する関数発
   生器とを備え、電動機速度に対応して関数発生器の出力
   を変化してトルク設定器の設定値を変化させて電機子電
   流を制御する一方、界磁制御回路によって界磁電流を制
   御しながら伸線の張力制御を行なうことを特徴とするス
   トレート伸線機の制御方式。