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巻取装置の制御について
- モータ2個を使用した線材の巻取装置の制御方法についての悩み
- トルク制御と速度制御を使用し、ボビンに巻かれた線材を巻取る装置を考えている
- トルク制御と速度制御が矛盾しているため、どのように設定するかがわからない
noname#252332
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- lumiheart
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テンションコントローラで張力制御してるなら 形式を開示して頂ければ話は早い http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/tencon/pmerit/full_auto/index.html http://www.nireco.jp/product/web/index.html#62 もしかしてモーションコントローラとか？ http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/cnt/ssc/pmerit/ssciqr/r32mt/point.html ＞速度制御モータで速度を上げると電流値は変わらないのにテンションが下がり、 ＞それを元に戻すためにＰＬＣがモータの電流値をあげに行きました。 前回にも回答しましたがＰＬＣから直接電流値を上げることは出来ません ＰＬＣから可能な事はトルク制限だけです まぁ、トルク制限値を上げたダケと言う事で 勝手ながら制御ブロック図を編集してみました 恐らく、このような制御システムになってると思います １、モータＡに速度指令を与えて運転する ２、モータＡの速度が上がる ３、張力が下がってたるむ ４、テンションコントローラが張力低下を検出する ５、テンションコントローラがモータＢにトルク指令出力する ６、モータＢが加速する ７、テンションが上がる ８、設定した張力を超えたらモータＢへの出力を下げる ９、設定した張力を下回ったらモータＢへの出力を上げる トルク制御が困難なのはトルク自体を直接制御できない事に有ります トルクは負荷の反力として存在します 負荷が無かったらトルクは発生しません 本件では負荷を上げるには回転数を上げるしかありません つまり、トルクを上げることは回転数を上げることに他なりません ただ、更なる問題も 回転数を上げる＝加速する＝加速トルクが発生する つまり、回転数を上げる為の余分なトルクが必要になる事です まぁ、この問題を解決するのがテンションコントローラなんですけど この辺りの事情を知らない方々は 「なんでテンションコントローラが要るんだ？」 と、なる
お礼
回答ありがとうございました。 使用機器は下記になります LM-10WA-CCL形テンションメータ QD77MS シンプルモーション シンプルモーションのパラメータ設定でトルク制御モードを選択しています。 制御システムはご推測の通りです。 今回の装置では速度一定でトルクを変える、あるいはトルク一定で速度を変えるというようにそれぞれ独立して制御するように考えています。実機の検証でトルクを制御する電流値Ｉは速度の影響を受けるのは分かったのですが、それがなぜなのか？またＩとωの関係がどのようになるのかというところで分からなくなってしまっています。
補足
「制御システムはご推測の通り」ではなく「制御の流れはご推測の通り」でした。失礼いたしました。
- lumiheart
- ベストアンサー率47% (1097/2289)
回答（５）再出 回答（２）さんのお礼文中にある >今回トルク制御側のモータのトルクはフィードバックされていないのですが、 これはどーゆー意味ですか？ トルク制御用モータは三菱電機のサーボモータでは無いのですか？ 現代の日本製産業用サーボモータはどこのメーカのでも 標準でモータ電流を実測してフィードバックしてます つまりトルクをフィードバックしてます また、サーボモータでなくブラシレスＤＣモータやベクトルインバータも 同様にトルクフィードバックしてます 因みにベクトルインバータの「ベクトル」の意味は 負荷電流からトルクをベクトル演算してるって言う意味です ただ単に高級そうって言うだけの営業トーク用に作った用語ではありません http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/inv/pmerit/fr_a/fr_a800/a801.html センサレスベクトル制御って言うのも 速度センサが無いって言う意味であって、電流センサも無いっていう意味では有りません 電流センサは標準装備してます まぁ、海外製の安物はその限りでは無いかも知れませんが
補足
「フィードバック制御をしていない」としていましたが、私の書き間違いです。実際にはテンションコントローラを使ってテンションが一定になるようにＰＬＣでフィードバック制御しています。すみませんでした。 本件、実機で動作確認しました。その結果ですが、速度制御モータで速度を上げると電流値は変わらないのにテンションが下がり、それを元に戻すためにＰＬＣがモータの電流値をあげに行きました。 ＲＩ^2＝Tω・・・(1) からするとＴが規制されている場合はωとI^2が比例し、Ｔ＝ＫＩ（Ｋはトルク定数）は成り立たないということなのでしょうか？訳が分からなくなってきました。
- lumiheart
- ベストアンサー率47% (1097/2289)
回答３です ブラシ付きＤＣモータのトルク特性 http://ednjapan.com/edn/articles/1605/25/news042.html 電圧一定で駆動すると回転数はトルクと反比例する これは何も制御してないブラシ付きＤＣモータ単体のトルク特性です このモータの電圧を下げるとトルクが下がってトルク制御できます 設定したトルクになるまで勝手に回転数が上昇します このブラシ付きＤＣモータの特性をエミュレートするように ブラシレスＤＣモータやＡＣサーボモータは設計されてます サーボモータの回転数は周波数に比例します 基本は同期モータなので、回転磁界と回転子が正確に同期してる必要が有ります その為にエンコーダフィードバックしてる で、具体的なトルク制御の方式ですが 負荷電流をモニタして設定電流になるまで回転速度を上げます （トルク＝負荷電流ｘトルク係数） 負荷電流が下がれば周波数（回転数）を上げる 負荷電流が上がれば周波数（回転数）を下げる 結果的に負荷トルクとバランスする回転数に落ち着きます 因みに、前回に挙げたテンションコントローラは 負荷電流でなくて、負荷の張力をセンサで直接検出して 張力が一定になるように速度制御します 結果的に、トルク制御と同じ事になりますけど ＞トルク一定で速度が変化しているのに本当に電流が一定でよいのか 厳密にはトルクは一定であったとしても電流が一定になる事はありません トルク一定に追従制御するために電流は微細な振動を繰り返すから http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/pmerit/mr_j4/amp/machine.html#pageUnit02
お礼
丁寧な回答いただきありがとうございました。 勉強になりました。
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1331/2241)
回答(2)再出 ＞つまり速度ωが早くなる場合は電圧を上げて動力を増加させているということでしょうか？ そうです。 電流を一定に保つように電圧を制御すれば、結果としてそのようになります。
お礼
了解しました。ありがとうございました。
補足
実機で動作確認してみました。結果は電流一定でトルク一定にはなりませんでした。 その前に、前回のお礼の中で「フィードバック制御をしていない」としていましたが、実際にはテンションコントローラを使ってテンションが一定になるようにＰＬＣでフィードバック制御しています。私の書き間違いです。 動作確認の結果ですが、速度制御モータで速度を上げると電流値は変わらないのにテンションが下がり、それを元に戻すためにＰＬＣがモータの電流値をあげに行きました。 ＲＩ^2＝Tω・・・(1) からするとＴが規制されている場合はωとI^2が比例し、Ｔ＝ＫＩ（Ｋはトルク定数）は成り立たないということなのでしょうか？訳が分からなくなってきました。
- lumiheart
- ベストアンサー率47% (1097/2289)
本件のモータはどんなモータでしょうか？ いにしえのブラシ付きＤＣモータでしょうか？ それもブラシレスＤＣモータでしょうか？ はたまた三相汎用誘導モータ＋ベクトルインバータ 或いはＡＣサーボモータか？ ＞電流Ｉを一定のまま速度制御側で回転速度ωを変えたとき これは不可能です 多くの物理屋さんが直面する問題ですね そもそもどーやって電流値を変更もしくは一定にするんでしょう？ 或いはどーやって速度を変更するんしょう？ どんなモータであってもトルクや電流値は任意で変更できません それは成り行きで決まるものです ブラシ付きＤＣモータは電圧を任意に変更出来ますが それ以外のパラメータは成り行きです それ以外の上記に挙げたモータは速度のみ任意で変更可能です トルクや電流値は成り行きです 成り行きとは負荷に拠って変わるという意味です 無負荷ではトルクはゼロ固定です https://www.renesas.com/jp/ja/solutions/key-technology/motor-control/motor-types.html https://www.renesas.com/jp/ja/solutions/key-technology/motor-control/motor-algorithms.html テンションコントローラ http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/tencon/index.html http://www.nireco.jp/product/web/index.html#62 アプリケーション事例 http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/tencon/pmerit/case/index.html
お礼
丁寧な回答ありがとうございました。 モータは三菱のACサーボモータを使用して速度制御とトルク制御を行っています。 電流を一定制御については三菱のＱ＆Ａに「トルク（⼒）は電流に⽐例する」とした上で「トルク制御は巻取り装置などで、速度が変わっても材料に加わる⼒（張⼒）が常に⼀定とする時に使⽤します。」と書かれています。これを鵜呑みにすると速度ωについては無視すればよいような気がするのですが、トルク一定で速度が変化しているのに本当に電流が一定でよいのか疑問に感じ運転法案に確信が持てない状況に陥っています。 以下が三菱のＱ＆ＡのURLと内容です。 <https://mori.nc-net.or.jp/answer/thanks?aid=26688127&qid=9556736> －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ トルク制限とトルク制御の違いは︖両者の使い分けは︖ ◆トルク（⼒）は電流に⽐例する モータの発⽣するトルクは電流に⽐例しますので、ＡＣサーボモータの電流を制御すればモータが発⽣するトルクを⾃在にコントロールすることができます。通常、ＡＣサーボモータ（同期形）は３００％余りの最⼤トルクを有しますが、任意の値以上にトルクが発⽣しないように制御するのを『トルク制限』と呼び、リミット機能となります。 ⼀⽅、モータ の発⽣トルクが常にある値に⼀定に保つよう制御（コントロール機能）するのが『トルク制御』です。トルク制限は負荷や機械に必要以上の⼒が加わらないようにするとき、トルク制御は巻取り装置などで、速度が変わっても材料に加わる⼒（張⼒）が常に⼀定とする時に使⽤します。 ◆トルクの⼤きさは⾃在に設定できる 制限または制御したいトルクの値は、通常、サーボアンプに与えるアナログ電圧（直流電圧）の⼤きさによって⾏えます。 ◆トルク制限による停⽌時は 溜りパルスは残っている。 位置制御をしていてピンの圧⼊にトルク制限を使⽤している場合、トルク制限により停⽌した時は 偏差カウンタに溜りパルスが残っています。この状態でもとの待機位置に戻せば、位置ずれも無く継続して運転できますが、溜りパルスがあるからといって 偏差カウンタクリアをすると位置ずれをしますので注意が必要です。 また、トルク制限中にピンを取るなど負荷トルクが無くなると 溜りパルス分動いてしまいますので この点に関しましても注意が必要です。 ◆トルク制御では⾼速回転に対する留意が必要 トルク制御の運転中に負荷がなくなると、発⽣トルクが全て加速トルクとなりモータの回転速度が上昇します。過速度アラームにならないように 使⽤するモータ速度にたいして数１００ｒ／ｍｉｎ余裕を⾒込んで『速度制限』をかけるようにします。
補足
すみません。URLを間違えていました。訂正します。 <http://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/print/faq/10810?category_id=570>
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1331/2241)
＞電気的に動力を考えた場合はＰ＝E・Ｉ 回転速度ωに対応して、モーターの電圧Eも変化するのです。 言い換えれば、所要のトルクを発生させために、電圧Eを可変できる駆動回路を使って、電流Iを一定化させるように印加電圧を制御するのです。
お礼
回答ありがとうございました。 今回トルク制御側のモータのトルクはフィードバックされていないのですが、それは関係なく電流が一定なるようにドライバー側で電圧を調整しているということでしょうか？つまり速度ωが早くなる場合は電圧を上げて動力を増加させているということでしょうか？
モーターはトルク発生器だと言っているようではモーターに与えたエネルギの大部分が熱になるからです。トルクが電流に比例するなんてあなたの願いに過ぎないと思いますよ。紙の上で頑張るのは無駄です。
お礼
回答ありがとうございました。 現場で苦労しないように頑張ります。
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