JPH03158352A - ルーパにおけるストリップの張力制御方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、ルーパにおけるストリップの張力制御方法に
係り、特に、鉄鋼業における種々のプロセスライン、例
えば焼鈍炉、めっき層、酸洗い槽等のプロセス部にスト
リップを連続的に通板させるべく、当該ストリップを貯
蔵するルーパに採用するのに好適な、ルーパにおけるス
トリップの張力制御方法に関する。

【従来の技術】

ルーパ内のストリップの張力変動は、その前後に設けら
れたプロセス部等の設備で速度が変更されたときに発生
するものであるが、その原因としては、キャリッジ（昇
降装置）の昇降時の摩擦抵抗（機械的損失になる）や、
デフレクタロール（ルーパロールともいう）のうち非駆
動のものの慣性の影響等が考えられる。 ここで、第５図に、ストリップ１０が巻き掛けられたル
ーパの模式的な構成図を示す、第５図に示すように、ル
ーパには、位置が固定されたデフレクタロール（固定ロ
ール）１２と、キャリッジ１４に設けられ、キャリッジ
１４と共に昇降するデフレクタロール（可動ロール）１
６との間にストリップ１０が巻き掛けられており、キャ
リッジ１４をキャリッジモータ２０で上昇・下降させて
、このロール１２及び１６間のストリップ１０で形成す
るストランド１８の長さを変化させることにより、スト
リップ１０の貯蔵量を制御する。 このようなルーパにおいて、ストリップ１０の張力を制
御する際には、−船釣に、第５図に示されるように、所
望の目標張力を設定し、設定張力に従ってモータ制御装
置２２で前記キャリッジモータ２０を制御し、キャリッ
ジ１４の昇降により張力の制御を行う方式が用いられて
いる。 しかしながら、この方式では、キャリッジ１４自木の機
械的損失等に起因して発生する張力変動分については補
正できるが、非駆動のデフレクタロールに起因して発生
する張力変動分に対しては補正できない場合がある。 即ち、ストリップ１０の加速・減速時には、デフレクタ
ロール１２．１６の慣性によってストリップ１０に張力
変動が発生する。この張力変動が発生する際には、ロー
ル１２．１６の慣性を補償して加速・減速させるのがス
トリップ１０自体の力（張力）であることから考えて、
この補償に費やされた分だけストリップ張力が低下する
ため、ルーパ内でのストリップ張力に入側端及び出側端
間で傾斜がつくという現象が生じる。この方式でこの張
力の傾斜をキャリッジモータ２０で制御しようとすると
、張力の低い側の張力が零にならないように、キャリッ
ジ１４を上昇又は下降させてストリップ１０の張力を制
御するのみであるため、前記傾斜を補正できずに、ルー
パの両端のいずれかの端でストリップ１０の張力が過多
、あるいは過少になり、ストリップ１０に不具合が生じ
る恐れがある。 又、例えばルーパが機械的に２つに分割された多連式ル
ーパを用いて張力を制御し前記傾斜を小さくすることが
考えられる。しかしながら、この場合には、前記張力の
傾斜の絶対値自体は小さくなるが、各キャリッジの高さ
が異なったものとなってしまう。 又、キャリッジモータの制御技術には、第６図に示すよ
うに、ルーパ内に張力計をつけてストリップの張力実績
を検出し、検出張力実績を張力設定にフィードバックし
て張力偏差（変動）を求めて自動張力制御器（ＡＴＲ）
２６に入力し、この偏差を打ち消すようにキャリッジモ
ータ２０を実張力制御するという技術がある（特公昭５
８−４９５で開示されている）、シかしながら、この技
術では、ルーパ内で張力計を設けた一箇所でしかストリ
ップの張力を検出しておらず、それ以外の箇所の張力が
どういう状態なのか判らないため、上記問題に対する十
分な解決を図ることができないものである。 これに対して、出願人が先に特願昭６３−１２９９９８
において提案したストリップの張力制御技術がある（未
公知）、この技術では第７図に示すように固定されたデ
フレクタロール１２のうちの数本をデフレクタロールモ
ータ２８で駆動し、そのモータ２８の駆動を前記ＡＴＲ
２６の措置により制御して前記問題の解決を図っている
。この技術では、張力実績を見ている箇所のストリップ
張力を設定値と等しくなるように制御するものであり、
キャリッジ１４の機械的損失やデフレクタロール１２の
慣性等の総合的な張力変動をデフレクタロール（固定ロ
ール）１２の駆動のフィードバック制御で解消しようと
するものである。 しかしながら、キャリッジの機械的損失等に起因するス
トリップの張力変動をデフレクタロール１２の駆動のみ
で副脚しようとすれば、本来、キャリッジを上昇又は下
降させなければならないのに、デフレクタロールでスト
リップを送ったり、戻したりするので、制御しない所の
逆側の張力が過多になったり過少になったりする場合が
ある。

【発明が達成しようとする課Ｕ１】 以上のように、張力変動の原因はキャリッジに起因する
ものと、デフレクタロールに起因するものがあるにもか
かわらず、前記のいずれの技術においても、張力変動に
対してキャリッジモータ及びデフレクタロールのそれぞ
れにおいてそれに起因する分の張力変動を制御しておら
ず、キャリッジモータあるいはデフレクタロールモータ
で代表して張力を制御しているなめ、ルーパ内ストリッ
プに生じる張力変動を精度良く解消し得ないという問題
点があった。 なお、キャリッジモータによる張力制御とデフレクタロ
ールモータによる張力制御を併用してストリップ張力を
制御することが考えられるが、単にこれら制御を組合わ
せただけでは、それぞれの制御が干渉し合い、不要な制
御を行うときがあることから、結局、ゲインを下げざる
を得す、ストリップ張力を精度良く目標値に制御し得な
いものである。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ルーパ内ストリップ張力の傾斜と目標張力に対す
る検出張力の偏差とをそれぞれロールモータとキャリッ
ジモータとで制御できるようにして、それぞれの制御の
干渉をなくすと共に、不要な制御をなくし、張力制御の
ゲインを上げてＡＭなルーパ内張力制御を行い得るよう
にする、ルーパにおけるストリップ張力制御方法を提供
することを課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、固定された固定ロールと、キャリッジに設け
られた可動ロールと、該キャリッジを駆動するためのキ
ャリッジモータとを有するルーパを用い、該固定ロール
及び可動ロール間にストリップを巻き掛けて貯蔵する際
に、該ストリップの張力を目標張力に制御する方法にお
いて、前記固定ロールを回転駆動するためのロールモー
タを設け、ルーパの入側及び出側におけるスｌ−リップ
の張力を検出し、検出張力から、ルーパ入側及び出側間
におけるストリップ張力の傾斜とルーパ内ストリップの
目標張力に対する検出張力の偏差とを求め、求められた
張力傾斜に基づき、ロールモータの駆動を制御すると共
に、求められた偏差に基づき、キャリッジモータの駆動
を制御することにより、前記課題を達成したものである
。

【作用】

本発明においては、ルーパ内のストリップ張力を目標張
力に制御するべく、ルーパの入側及び出側でストリップ
張力を検出し、検出張力から、ルーパ入側及び出側間に
おけるストリップ張力の傾斜とルーパ内ストリップの目
標張力に対する検出張力の偏差とを求め、求められた張
力傾斜に基づき、ロールモータの駆動を制御すると共に
、求められた偏差に基づき、キャリッジモータの駆動を
制御する。 従って、ルーパ内ストリップ張力の傾斜と目標張力に対
する検出張力の偏差とをそれぞれロールモータとキャリ
ッジモータとで独立に制御できるため、ストリップ張力
の傾斜の解消とストリップ張力を目標張力に制御するこ
とを同時に、且つ、精度良く達成できる。又、ロールモ
ータとキャリッジとのそれぞれに対する制御の間に干渉
が生じることがなく、不要な制御が行われないなめ、制
御ゲインを上げることができる。よって、最適なルーパ
内張力制御を達成できる。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 まず、第１実施例について説明する。 この第１実施例は、第１図に示すような全体構成のルー
パに対して、ストリップ１０の張力を本発明により精度
良く制卸しようとするものである。 第１図において、符号２８は、ストリップ１０のルーパ
入ＩＦＩ張力の実績値を検出するためのセンサ、３０は
、同上側張力の実Ｍｉ値を検出するためのセンサ、３２
はデフレクタロール（固定ロール）を駆動するモータで
ある。このデフレクタロールモータ３２は、固定側デフ
レクタロール１２の１本置きに設けられている。その池
のデフレクタロール１２．１４及びキャリッジ側ロール
１６はモータにより駆動されずストリップ１０の搬送に
従動する。 第２図に示す張力制御装置で、ルーパ内のストリップ１
０張力を制御するものである。 第２図の張力制御装置には、前記各センサ２８、３０か
ら入力された張力実績値に基づき、キャリッジモータ２
０とデフレクタロールモータ３２の駆動指令を演算によ
り求める演算部３４と、求められた各モータ指令で各モ
ータ２０．３２の駆動を制御するためのキャリッジモー
タ制御部３６、デフレクタロールモータ制御部３８とが
備えられる。 前記演算部３４には、前記キャリッジモータ制御部３６
への張力制御信号を出力するキャリッジモータ自動張力
制御器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　　ＴｅｎｓｉｏｎＲｅｇ
ｕｌａｔｏｒ：　ＡＴＲ）　４２と、前記デフレクタロ
ールモータ制御部３８へ張力制御信号を出力するための
デフレクタロールＡＴＲ４０とが備えられる。 なお、キャリッジモータ制御部３６には、自動速度制御
器＜ＡＳＲ）又は自動電流制御器（ＡＣＲ）を設けるこ
とができる。ス、デフレクタロールモータ制御部３８に
は、ＡＳＲを設けることかできる。又、これら各制御部
３６．３８には、速度（又は電流）指令等、池の入力も
入れることができる。 前記キャリッジＡＴＲ４２には、比例・積分（Ｐｉ）制
御を採用することができる。 この第１実施例においては、前記のように構成したので
次のような作用を有する。 まず、ルーパ内で所望されるストリップ１０の張力Ｔ″
−を演算部３４に設定する。又、ルーパ入側、出側の張
力実６１　［Ｔ　ｅ　、　Ｔ　ｄを検出して演算部３４
に入力する。演算部３４では、この張力設定値Ｔ東と検
出された張力実績値Ｔｅ　、Ｔｄに基づき、キャリッジ
モータ２０及びデフレクタロールモータ３２の各々で制
御するべき各々の分を求める。 即ち、デフレクタロールモータ３２が制御するべき分く
デフレクタロール分）は、ルーパ内張力の傾斜であり、
この傾斜には、非駆動のデフレクタロール１２．１４の
慣性、あるいはデフレクタロール１２の機械的損失（メ
カニカルロス）、ストリップ１０のベンディングロス等
に起因して生じるものがある。なお、このベンディング
ロスは、デフレクタロール１２にストリップが巻き掛か
るときにストリップ１０がその張力から与えられた力で
曲げ変形を受けるために生じる損失である。 このベンディングロスは、加速・速時のみではなく、定
常状態でも発生する。 従って、張力の傾斜、即ち次式（１）のような、入側張
力と出側張力との差分がデフレクタロールモータ３２で
制御する分子１である。 Ｔ＋＝（Ｔ”　　Ｔｅ）　　　（Ｔ”　　Ｔｄ）（１） この（１）式で求められた制御分子１をデフレクタロー
ルＡＴＲ４０に入力する。 なお、張力の傾斜を求めるのに、（Ｔｄ　−Ｔｅ　）の
ように入側、出側張力間の差から直接求めずにあえて（
１）式の如く、入側、出側について各々設定、実績間の
偏差を求め、その差から導出するのは、ルーパがこの第
１実施例のように１キヤリツジのものではなく、２個以
上のキャリッジで分割されたものである場合に、各キャ
リッジの張力設定が異なることがあるため、偏差同士を
突合わせて傾きを出そうとするものである。 ス、ルーパパにおけるストリップ１０の目標張力に対す
る総合的な張力偏差がキャリッジモータ２０の制御分で
ある。この制御分子２を求めるには、次式（２）のよう
に、検出された入側張力実績値Ｔｅ及び出側張力実績値
Ｔｄの平均値が張力設定Ｔ８に対してどのような偏差が
あるかを求めればよい。 Ｔ２＝（，１／２） ｘ　（（Ｔ”　−Ｔｅ　）　＋（Ｔ”　−Ｔｄ　）　１
・・・・・・・・・（２） ここで、当該制御分子２を求めるのに、（２）式の計算
式を用い、Ｔ”−１／２　（Ｔｅ　＋Ｔ（１）という計
算式を用いなかったのは、前記（１）式のデフレクタロ
ールモータに対する制御分子１と同じ理由により、２個
以上のキャリッジを有するルーパに対処するためである
。 この（２）式で求められたキャリッジモータ２０の制御
分子２を、キャリッジＡＴＲ４２に入力し、このＡＴＲ
４２によりキャリッジモータ制御部３６へ伝達すること
により、キャリッジモータ１６で総合的な張力偏差を補
はする。 次に、第２実施例について説明する。 この第２実施例は、第３図に示すように、プロセスライ
ンの入側設備４４及び中央設備４６の間に設けらている
、２つのキャリッジ１４Ａ、１４Ｂを有するルーパに本
発明を採用したものである。 この第２実施例のルーパは、第３図に示すように、全部
で６４ストランドを有し、キャリッジ毎に３２ストラン
ドずつ２分割されている。又、デフレクタロール１２は
、キャリッジ１４Ａ、１４Ｂに設けられた上部のもの、
固定された下部のらのを含めて、４本に１本の割りで設
けられている。 キャリッジモータ２ＯＡ、２０Ｂ、デフレクタロールモ
ータ３２は第４図に示す各モータ制御部３６Ａ、３６Ｂ
、３８によりその駆動が制御される。 又、第４図に示すように、上位のプロセスコンピュータ
（Ｐ／Ｃ）４８から演算部５０に、各キャリッジ１４Ａ
、１４Ｂで区分されたストリップ１０に所望される張力
設定Ｔａ　”、Ｔｂ　”が入力されており、該演算部５
０はこの入力された指令及び張力検出器２８．３０で検
出された張力実績値Ｔａ　、Ｔｂから、各キャリッジモ
ータ２０Ａ、２０Ｂ及びデフレクタロールモータ３２へ
駆動制御指令を演算するものである。この演算部５０に
は、ルーパに生ずる張力の傾斜分を打消すべく制御信号
を出力するデフレクタロールＡＴＲ４０と、全体的な張
力設定に対する張力実績の偏差を打ち消すべく、各キャ
リッジモータ制御部３６Ａ、３６Ｂに制御信号を出力す
るためのＡＴＲ４２Ａ、４２Ｂが設けられている。これ
らＡＴＲ４２Ａ、４２Ｂ、４０は、次式（３）、（４）
、（５）で表わせる、比例・積分（ＰＩ）制御の１云連
関数０１　（Ｓ　）、　Ｇ２　（Ｓ　）、　Ｇ３　（ｓ
　）を有したものである。 Ｇｌ　（Ｓ　）”Ｋａ　・　＜１＋　　ｔｃＳ）／　ｉ
ｃｓ・・・・・・・・・（３） Ｇ２　（ｓ　）　＝Ｋｂ　・　（１＋　ｔｂ　Ｓ）　／
　ｔｂ　Ｓ・・・・・・・・・（４） Ｇ３　　（Ｓ　　）＝ＫＣ−（１÷　ｔｃｓ）／　ｔｃ
ｓ（５） １旦し、Ｋａ　、Ｋｂ　、Ｋｃはゲイン、　ｔｃＬ、　
　ｔｂ、ｔｃは時定数、Ｓはラプラス演算子である。 なお、各制御部３６Ａ、３６Ｂ、３８には、加算点５２
Ａ、５２Ｂ、５４を介してルーパキャリッジ速度指令、
ヘルパーロール速度指令が入力されるようになっている
。 キャリッジモータ制御部３６Ａ、３６Ｂ、デフレクタロ
ールモータ制御部３８は自動速度制御系（ＡＳＲ）を有
することができる。 この第２実施例においては、演算部５０においいて、各
キャリッジの張力設定Ｔａ　”、Ｔｂ　”と検出張力実
績値Ｔａ　、Ｔｂから、前記（１）、（２）式と同様の
考え方で、デフレクタロールモータ３２で制御する分子
１′を次式（６）で求め、キャリッジモータで制御する
分子２′を次式（７）で求めて各ＡＲＴ４０．４２　Ａ
−５４２Ｂに入力する。 ７１　　　＝（Ｔａ”−Ｔａ）−（Ｔｌ）′ｘ−Ｔｂ）
（６） Ｔ２”　　＝　　（１／２）　　（（Ｔａ　　’　−Ｔ
ａ　　）＋（Ｔｂ　＊−Ｔｂ　）　）　　・・・・・・
・・・（７）各ＡＴＲ４０，４２Ａ、４２Ｂの出力には
、加算点５４．５２Ａ、５２Ｂを介して、デフレクタロ
ールモータ速度指令とルーパキャリッジモータ速度指令
が加算されて各モータ制御部３８．３６Ａ、３６Ｂに入
力される。 次いで、張力変動に対する各制御分が各モータの速度指
令に対して補償され、ＡＴＲの入力、即ち、く６）、（
７）式の演Ｗ、結果が零になるように制御する。これに
より、適切にデフレクタロールモータ３２及びキャリッ
ジモータ２ＯＡ、２０Ｂでそれぞれ適切に制御すること
により張力変動を解消することができる。 なお、前記第１実施例では１６ストランドで１つのキャ
リッジを有するルーパを、前記第２実施例では、６４ス
トランドで２つのキャリッジを有するルーパを例示した
が、本発明を採用して張力を制御するルーパはこの種の
らのに限定されず、他のストランド数、キャリッジ数の
ルーパの張力を制御する際にも採用できるものである。 又、前記第１実施例、第２実施例においては、ルーパの
入側及び出側に張力検出器を設けていたが、第２実施例
において、第１のキャリッジ１４Ａと第２のキャリッジ
１４Ｂとの間に張力検出器を設け、各キャリッジ１４Ａ
、１４Ｂ毎にルーパの制御を行い、即ち、制御ブロック
を２つにして各ブロック毎に本発明を採用して張力を制
御し、精度良くルーパ内張力変動を解消することができ
る。その際のアクチュエータは、第１のキャリッジモー
タ２ＯＡとその制御ブロック内のデフレクタロールモー
タ３２とであり、第１のキャリッジ１４Ａについてのル
ーパを制御し、第２のキャリッジ１４Ｂとその制御ブロ
ック内のデフレクタロールモータ３２とであり、第２の
キャリッジ１４Ｂについてのルーパを制御することにな
る。 又、前記第１実施例、第２実施例においては、各モータ
制御部３６．３６Ａ、３６Ｂ、３８にＡＳＲを用いたも
のを例示したが、この制御部はこのような構成に限定さ
れず、自動電流制御器（ＡＣＲ）を有し、演算部から電
流指令として出力し制御することができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、ルーパ内ストリッ
プの張力の傾斜についてはデフレクタロールにより、張
力偏差についてはキャリッジモータによりそれぞれに独
立して制御できるなめ、それぞれの制御の干渉もなく、
不要な制御も生じることはない、従って、張力制御のゲ
インを上げることができ、最適なルーパ内張力制御を達
成できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係るルーパの全体的な
構成を示す配置図、 第２図は、前記第１実施例の制御装置の全体構成を示す
ブロック図、 第３図は、本発明の第２実施例に係る２キヤリヅジタイ
プのルーパの全体構成を示す配置図、第４図は、前記第
２実施例の制御装置の構成を示すブロック図、 第５図は、従来のルーパの帳力制御装置の例を示す、一
部ブロック図を含む配置図、 第６図は、他の従来例を示す一部ブロック図を含む配置
図、 第７図は、ルーパの張力￥ＩＪｆＭ装置の比較例を示す
、一部ブロック図を含む配置図である。 １０・・・ストリップ、 １２・・・デフレクタロール、 １４．１４Ａ、１４Ｂ・・・キャリッジ、１６・・・キ
ャリッジモータ １８・・・ストランド、 ２０．２ＯＡ、２０Ｂ・・・キャリッジモータ、２６・
・・接方制御装置（ＡＴＲ＞、 ２８・・・入側張力検出センサ、 ３０・・・出側張力検出センサ、 ３２・・・デフレクタロールモータ、 ３４．５０・・・演算部、 ３６．３６Ａ、３６Ｂ・・・キャリッジモータ制御部、
３８・・・デフレクタロールモータ制御部、４０・・・
デフレクタロール自動張力制御器（ＡＴＲ）、 ４２・・・キャリ・ｙジモータ自動張力制御器、４４・
・・入側設備、 ４６・・・中央設備、 ４８・・・プロセスコンピュータ（Ｐ／Ｃ）、５２Ａ、
５２Ｂ、５４・・・加算点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定された固定ロールと、キャリッジに設けられ
   た可動ロールと、該キャリッジを駆動するためのキャリ
   ッジモータとを有するルーパを用い、該固定ロール及び
   可動ロール間にストリップを巻き掛けて貯蔵する際に、
   該ストリップの張力を目標張力に制御する方法において
   、 前記固定ロールを回転駆動するためのロールモータを設
   け、 ルーパの入側及び出側におけるストリップの張力を検出
   し、 検出張力から、ルーパ入側及び出側間におけるストリッ
   プ張力の傾斜とルーパ内ストリップの目標張力に対する
   検出張力の偏差とを求め、 求められた張力傾斜に基づき、ロールモータの駆動を制
   御すると共に、求められた偏差に基づき、キャリッジモ
   ータの駆動を制御することを特徴とするルーパにおける
   ストリップの張力制御方法。