JPH0246917A - 長尺物巻取・巻戻機の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は帯鋼板及び条鋼等の長尺物の巻取・巻戻機に関
する。

〔従来の技術］ 帯鋼板等の帯状の板をコイル状に巻取り又は巻戻す装置
において、コイル状の巻付状態を安定に保つためには巻
取り又は巻戻し時に前記板に加わる張力及び前記板の送
り速度を一定に保つ必要がある。これらの条件を満足さ
せる為には板の張力を制御する装置と板の送り速度を制
御する装置が必要となる。

第９図は従来技術における巻取・巻戻機の制御装置の構
成を示すブロック図である。図中１は帯鋼板（以下板と
いう）であって、リール２の入側に設けられた電動機５
により駆動される速度調節ロール４を通り白抜矢符方向
へ移動し、電動機３により駆動される巻取り（巻戻し）
リール２へ巻取られる。板張力は、張力制御装置２５が
電動機３のトルクを電機子電流によって制御することに
より一定に保たれる。張力制御装置２５において、界磁
電流制御器８はコイル径演算器７によって与えられるコ
イル径に応じて界磁電流を制御し、界６ｎ磁束をコイル
径に比例させる。その結果、板の張力は電機子電流に比
例し、電機子電流の制御による張カ一定制御が可能とな
る。電機子電流制御器１５は板速度を設定する板速度設
定器１０の出力を微分器２３にて微分して得られる仮加
速度と、コイル径演算器７によって与えられるコイル径
とを入力値として加減速補償器２４によって演算される
加減速電流、即ちリール及びコイルを加減速するのに必
要な電流と張力設定器１１の出力である張力分電流とを
加算した電機子電流基準値に基づいて電機子電流を制御
する。

また、板の送り速度は電動機５の回転数制御により一定
に制御される。電動機５は速度調節ロール４０周速度を
板速度設定器１０により設定される速度基準値に一致さ
せるべく、速度制御装置１６により回転数制御される。

電動機５の回転数は回転数検出器６により検出され、加
算器９を経て速度制御装置１６ヘフイードバソクされる
。このようにして速度調節ロール４は一定の回転速度に
制１１１１される。

第１０図は前述した制御装置における張力制御特性を示
すブロック図である。図において電動機３の電機子電流
基準値１　ｒｅｆが電機子電流制御器１５に入力され電
機子電流Ｉが出力されると、電動機３では電機子電流■
と比例定数Ｋ及び界磁Φとの関係による駆動トルク発生
特性３１にて駆動トルクＴＲが発生する。また、板張力
Ｆとコイル径り及びギヤ比ｇとの関係による負荷トルク
発生特性３４にて駆動トルクＴ、と反対方向へ負荷トル
クＴＬが発生する。電動機３において、駆動トルク′Ｆ
Ｒと負荷トルクＴｔ、との差（ＴＲＴＬ）である加減速
トルクΔＴはコイル、リール２及び電動機３の全体の慣
性Ｊに応じた積分特性を有する回転数特性３２ａにより
電動機３の回転数Ｎとなる。回転９Ｎはギヤ比ｇ、円周
率π及びコイル径りとの関係によるコイル周速度特性３
２ｂにてコイル周速度Ｖ０となる。このコイル周速度■
。と速度調節ロール４の周速度■８との差（ＶＤ　　Ｖ
Ｒ）が周速度差Δ■となり、該周速度差Δ■に定数に、
を乗じる張力発生特性３３により板の張力Ｆが決定され
る。　かかる張力制御特性においては、板の張力を検出
し、それを直接制御するものではなく、リールを駆動す
る電動機の電流を制御することにより、張力を一定に制
御するものである。これは、張力が変動した場合、負荷
トルクが変化し加減速トルクにフィールドバンクされる
ため、コイルの回転数及び周速度が変化し張力の変動を
抑止するという張力発生機構固有の自己制御性を利用し
たことに特徴があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の巻取・巻戻機の制御装置においては、仮と
速度調節ロールとの間にスリップを生じた場合、板張力
が減少し、対向する負荷トルクを失った電動機の駆動ト
ルクはコイルを加速し板速度を急上昇させるという問題
があった。この場合、コイル巻取時には巻取コイルの巻
付き状態が悪化し次工程での巻戻し作業を困難にすると
共に、次工程での巻戻し時にコイル内部にて巻きずれが
発生し、スリ疵発生の原因ともなる。また、巻取時にお
いても板速度が変動する結果、速度調節ロールと板との
間のスリップが助長され、入り疵、ロール疵の原因とな
る。また、巻取り及び巻戻しを行う場合、コイル径の変
化によりコイル、リール及び電動機全体の慣性特性が変
化し、コイル周速度と速度調節ロール周速度との間の速
度差によって発生する張力の制御特性が変化するという
問題があった。

本発明はかかる事情に譜みてなされたものであり、板の
スリップによる板速度の急激な変動を抑止すると共にコ
イル径の変化に影響を受けることな（安定した制御特性
を有する長尺物巻取・巻戻機の制御装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項１に係る長尺物巻取・巻戻機の制御装置
は長尺物をコイル状に巻き取るリールを電動機により駆
動し、コイル径の変化に応じて該電動機の界磁電流を調
節すると共に、設定速度に応じて電機子電流を制御する
ことによって一定の張力にて長尺物の巻取り・巻戻しを
行う長尺物巻取・巻戻機の制御装置において、 前記長尺物の速度を検出する速度検出器と、これにより
得られた速度検出値に基づいて長尺物の速度を予め定め
られた速度基準値に一致させるべく、前記電動機の電機
子電流を制御する電機子電流制御手段と、長尺物の張力
を検出する張力検出器と、これにより得られた張力検出
値に基づいて長尺物の張力を予め定められた張力に一致
させるべく、前記速度基準値を補償する張力制御器と、
該張力制御器の出力を制限する補償出力制限器とを具備
することを特徴し、請求項２に係る長尺物巻取・巻戻機
の制御装置は、これに加えて前記速度制御器のゲインを
、コイル径に依存するリールの慣性特性に応じて制御系
の応答性を一定に保つべく、調節するゲイン補償器を具
備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明装置にあっては、板と速度調節ロールとの間にス
リップが生じることにより板の張力が急減し、板速度が
急増した場合、張力制御器が張力を一定値に保つべく大
幅な加速信号を出力するが、その加速信号は補償出力制
限器により一定値内に制限され、過度な板速度の増加は
抑止される。また、ゲイン補償器は、コイル径演算器に
よって求められたコイル径に応じ、速度制御器のゲイン
をコイル径の変化により生ずるコイル、リールおよび電
動機全体の慣性特性の変化を補償すべく調節し、制御系
の応答性を一定に保つ。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。第１図は本発明の請求項１の発明に係る長尺
物巻取・巻戻機の制御装置の構成を示すブロック図であ
り、図において板１は電動機５によって駆動される速度
調節ロール４を通り白抜矢符方向へ移動し、電動機３に
より駆動される巻取（巻戻）リール２へ巻取られる。速
度調節ロール４と巻取（巻戻）リール２との間の板ｌの
通過経路には張力検出ロール及びロードセルを組み合わ
せてなる張力検出器１７およびタッチローラ式の板速度
検出器１８が設けられ、板１の張力及び速度が検出され
る。前記張力検出器１７によって検出された張力検出値
は加算器１９に入力され、該加算器１９ではこの人力値
と板１の張力の基準値を設定する張力設定器１１により
設定される張力基準値との偏差である張力偏差を演算し
、その結果を張力制御器１２へ出力する。張力制御器１
２では板ｌの張力を前記張力基準値に一致させるべく、
仮１の速度の基準値を設定する板速度設定器１０により
設定される板速度基準値を補償するため前記張力偏差を
速度偏差に変換する演算を行い、その結果を補償出力と
して補償出力制限器１３へ出力する。

補償出力制限器１３は張力制御器１２の出力が予め定め
られた上限値及び下限値を越えた場合に、その出力を飽
和させることにより前記補償出力を制限する。補償出力
制限器１３の出力は加算器２ｏへ入力され、該加算器２
０では板速度設定器１０より入力される板速度基準値に
前記補償出力制限器１３の出力を加算し、その結果であ
る補償板速度基準値を加算器２１へ出力する。加算器２
１ではこの補償板速度基準値と前記板速度検出器１８よ
り入力される板速度検出値との偏差を算出し、この結果
を速度制御器１４へ出力する。速度制御器１４では人力
された板速度の偏差信号を、電動機３のトルクを制御す
るための電機子電流基準値に変換し、電機子電流制御器
１５へ出力する。電機子電流制御器１５は人力された電
機子電流基準値に基づき電動機３の電機子電流を制御す
る。また、電動機３の界磁はコイル径演算器７により演
算されたコイル径に比例した界磁電流を出力する界磁電
流制御器８により制御される。このようにして界磁電流
側ｊＩＩ器８はコイル径に比例した界磁を発生させるこ
とにより、電機子電流を板の張力に比例させ、電機子電
流の制扉による張カ一定制御を可能とする。

一方、電動機５は速度調節ロール４の周速度を板速度設
定器１０により設定される速度基準値に一致させるべく
、速度制御装置１６により回転数制御される。電動機５
の回転数は回転数検出器６により検出され、加算器９を
経て速度制御装置Ｉ６へフィードバンクされる。このよ
うにして速度調節ロール４は一定の回転速度に制御され
る。

この電動機５及び前記電動機３の駆動制御を行うことに
より板１の張力及び速度は一定に制御される。

第３図は以上の装置の張力制御特性を示すブロック図で
ある。図において張力設定ＨＩＩにより設定された張力
基準値Ｆｒｅｆと張力Ｆとの偏差ΔＦは張力制御器１２
及び補償出力制限器１３によって速度基準偏差ΔＶｒｅ
ｆに変換され、板速度設定器１０によって設定された板
速度基準値Ｖｒｅｆに加算される。

この結果である補償板速度基準値Ｖｒ’ｅｆは板速度■
６と比較され、その偏差であるΔ■′は速度制御器１４
に出力され電機子電流基準値１　ｒｅｆ　となりＩｒｅ
ｆ電機子電流制御器１５により一定に制御される。以下
、従来技術と同様に駆動トルク発生特性３１より駆動ト
ルクＴＲが発生し、負荷トルク発生特性３４により負荷
トルクＴＬが発生し、回転数・コイル周速度特性３２と
張力発生特性３３により板張力Ｆが発生する。これらの
特性により例えば速度調節ロール４と板１との間でスリ
ップが発生しΔＦが増加した場合において、ΔＶｒｅｆ
は補償出力制限器１３によって一定値内に制限される結
果、過度な板速度の変動の発生は抑止される。

第２図は本発明の請求項２の発明に係る長尺物巻取・巻
戻機の制御装置の構成を示すブロック図であり、本発明
の請求項１と一致するものは同番号を付し、説明を省略
する。図において２２は速度制御器１４のゲインを補償
するゲイン補償器であり、コイル径演算器７により入力
されるコイル径信号に応じて決定されるコイル、リール
及び電？ＪＪ機３の全体の慣性特性Ｊと、電動機３の界
磁Φとを算出する。そしてこれらとコイル径りとにより
示さ力する。速度制御器１４では加算器２０の出力であ
る板速度の偏差信号に前記ゲイン補償信号を乗算し、そ
の結果に応した電機子′ｒｒＬ流基準値を電機子電流制
御■器１５へ出力する。

の特性を持っている。八■′から■。まだのゲインの総
合値Ｇ：　＋ｓ、を下記の（１１式に示す。

＝　６□３．・　ＣＣ＋Ｓ＋　・Ｋ・　ｇ　・　π（１
）式から明らかな如く張力制御特性はコイル径りに依存
しないものとなり、これによってコイル径の変化による
張力制御特性の変化は抑止される。

次に、前述した如き構成の本発明に係る装置を用い制御
を行った具体的な結果について説明する。

第５．６図は仮１と速度調節ロール４との間にスリップ
が発生した場合に従来技術装置及び本発明・・・（１） 装置を用い制御した結果を示すグラフである。第７．８
図は速度調節ロール４の速度が変化した場合に従来技術
及び本発明装置を用い制御した結果を示すグラフである
。これらのグラフにおいてすべての横軸は経過時間をと
り、また（ａ）の縦軸には速度調節ロール速度を、（ｂ
）の縦軸にはコイル周速度を、（ｃ）の縦軸には電動機
の電機子電流を、（ｄ）の縦軸には板の張力を、（ｅ）
の縦軸には張力制御器出力をとり、両者の関係を示しで
ある。また第６図及び第８図において、実線は請求項１
に係る装置を用いた場合の結果を示し、点線は請求項２
に係る装置を用いた場合の結果を示す。

これらの結果から明らかな如く本発明に係る長尺物巻取
・巻戻機の制御装置によれば、板と速度調節ロールと間
のスリップによる板速度の変動が抑止されるのみならず
、速度調節ロールの速度変化による張力変動はコイル径
の大きさによらず一定となる。

なお、本実施例においては、板の張力を張力検出器によ
り得たが、張力は電動機の電流、板速度及びコイル径よ
り演算によって求められる演算張力を用いても良い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る長尺物巻取・巻戻機の制
御装置によれば板のスリ７プに起因する板速度の急激な
変動を抑止でき、また、コイル径の変化による張力制御
特性の不安定さが解消でき、安定した巻取り及び巻戻し
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１．２図
は本発明に係る長尺物巻取・巻戻機の制御装置の構成を
示すブロック図、第３．４図はその張力制御特性を示す
ブロック図、第５図〜第８図は本発明及び従来技術の制
御装置により制御を行った結果を示す図、第９図は従来
技術の制御装置を示すブロック図、第１０図はその張力
制御特性を示すブロック図である。 １・・・板　２・・・リール　３・・・電動機１２・・
・張力制御器　１３・・・補償出力制限器１４・・・速
度制御器　１７・・・張力検出器　１日・・・速度検出
器２２・・・ゲイン補償器 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫も 口 −ｉ　−一 １．５　ｓｅｃ 宅 う 図 図 第 ■ 図 η 凹 葛 図 Ｒ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長尺物をコイル状に巻き取るリールを電動機により
   駆動し、コイル径の変化に応じて該電動機の界磁電流を
   調節すると共に、設定速度に応じて電機子電流を制御す
   ることによって一定の張力にて長尺物の巻取り・巻戻し
   を行う長尺物巻取・巻戻機の制御装置において、前記長
   尺物の速度を検出する速度検出器と、これにより得られ
   た速度検出値に基づいて長尺物の速度を予め定められた
   速度基準値に一致させるべく、前記電動機の電機子電流
   を制御する電機子電流制御手段と、長尺物の張力を検出
   する張力検出器と、これにより得られた張力検出値に基
   づいて長尺物の張力を予め定められた張力に一致させる
   べく、前記速度基準値を補償する張力制御器と、該張力
   制御器の出力を制限する補償出力制限器とを具備するこ
   とを特徴とする長尺物巻取・巻戻機の制御装置。 ２、前記速度制御器のゲインを、コイル径に依存するリ
   ールの慣性特性に応じて制御系の応答性を一定に保つべ
   く、調節するゲイン補償器を具備することを特徴とする
   請求項１記載の長尺物巻取・巻戻機の制御装置。