JPH0320283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、継目無鋼管等の製造に用いられる管
傾斜圧延機の運転制御方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、継目無鋼管の穿孔工程には、入側面角
と出側面角を有する２個の圧延ロールを、一定の
進み角で傾斜配置するとともに、圧延ロール間に
固定シユー、デイスクガイドシユー等のガイドシ
ユーを配置してなる傾斜圧延機が使用されてい
る。

ところが、上記固定シユー、デイスクガイドシ
ユー等のガイドシユーを備える従来の傾斜圧延機
にあつては、コンパクトな構造によつて圧延中の
被圧延材を安定的にガイドし、円滑な圧延を行な
うことができない。

そこで、本出願人は、上記従来の不都合を解消
するために、特開昭60−68104号公報に係る傾斜
圧延機をすでに提案している。この傾斜圧延機
は、圧延ロールが形成する圧延領域の側方に、強
制駆動されるドライブローラーシユーを傾斜配置
することによつて構成されている。この傾斜圧延
機によれば、ドライブローラーシユーが被圧延材
に回転力を付与し、このため被圧延材はドライブ
ローラーシユーにガイドされながら隣接する圧延
ロールの側へ持つていかれることとなり、コンパ
クトな構造によつて円滑な圧延を行なうことが可
能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記本出願人がすでに提案して
いる傾斜圧延機にあつては、ドライブローラーシ
ユーの駆動状態が適切でないと、第５図に示すよ
うに、素管１が圧延ロール２とドライブローラー
シユー３の間からはみ出す状態を生ずる。なお、
第５図において、４はプラグである。

上記素管１のはみ出し現象は、前後の素管材料
の拘束が弱い素管１の先後端部に顕著に現われ
る。すなわち、素管はみ出しによる悪影響は、素
管中間部では、単に管周方向の偏肉、圧延効率の
低下となつて現れるが、先後端部では、はみ出し
量が極端に大きくなつて圧延ロール２とドライブ
ローラーシユー３の間に噛み込んで圧延不能に至
る恐れがある。

なお、上記素管１の先後端におけるはみ出しを
抑制するため、ドライブローラーシユーの回転力
を大とすることも考えられるが、その回転力を圧
延中維持するためには、大容量のドライブローラ
ーシユー駆動モータが必要となる。

本発明は比較的小容量の駆動モータを用い、素
管はみ出しを圧延素管の全長にわたつて効果的に
抑制することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、１組をなす圧延ロールのそれぞれを
一定の進み角で傾斜配置するとともに、各圧延ロ
ールが形成する圧延領域の側方に、強制駆動され
るドライブローラーシユーを一定の進み角で傾斜
配置してなる管傾斜圧延機の運転制御方法におい
て、圧延材の端部を圧延する間のドライブローラ
ーシユー回転力を、圧延材の中間部を圧延する間
のドライブローラーシユー回転力に比して大きく
するようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、素管はみ出しが顕著である圧
延材の端部に対してはドライブローラーシユーの
回転力を大とするものの、素管はみ出しが端部ほ
ど顕著でない圧延材の中間部に対してはドライブ
ローラーシユーの回転力を軽減することになる。
これにより、圧延素管の全長にわたつて素管はみ
出しを防止し、かつ駆動モータのRMSを低く維
持し、駆動モータの容量を小さくすることが可能
となる。

［実施例］ 第６図は本発明が適用される傾斜圧延機の一例
を示す側面図、第１図は同傾斜圧延機の制御回路
図である。

この傾斜圧延機においては、１組をなす２個の
圧延ロール２１が左右に配置され、両圧延ロール
２１の間に、プラグバー２２に支持されるプラグ
２３が配置されている。圧延ロール２１は、入側
面角と出側面角を有するとともに、たとえば10度
ないし12度の進み角で傾斜配置され、トラフ２４
上の丸鋼片２５を周方向に回転する状態で軸方向
に前進可能としている。なお、トラフ２３上の丸
鋼片２５は、キヤノン２６上に案内される状態
で、プツシヤ２７によつて押し込まれ、両圧延ロ
ール２１に噛み込み可能とされている。

上記圧延ロール２１は、減速機２８を介して、
直流電動機２９によつて駆動可能とされている。

上記両圧延ロール２１の間の上下２位置には、
１組をなすドライブローラーシユー３１が配置さ
れている。ドライブローラーシユー３１は、その
軸方向の中央部から、入側端に向けて外径を縮径
する入側面角を有するとともに、その軸方向の中
央部から出側端に向けて外径を縮径する出側面角
を有している。

また、ドライブローラーシユー３１は、その中
心軸を素管３２の軸方向に対して、一定たとえば
３度ないし４度の進み角で傾斜配置し、その周面
に素管３２の前進方向に沿う速度成分を得ること
を可能としている。

ドライブローラーシユー３１の軸３３は軸受３
４、支持台３５によつて固定され、支持台３５の
ベース３６は取外し容易になるようにクサビ３７
をボルト３８によつて固定している。油圧モータ
３９によりねじ軸４０を回転しテーパ台４１を移
動させて下部フレーム４２を昇降させることによ
り、ドライブローラーシユー３１の上面位置を微
調整可能としている。また、調整後のロツクは油
圧シリンダ４３により行なう。

また、ドライブローラーシユー３１は、自在継
手４４を介して、直流電動機４５によつて駆動可
能とされている。４６はトルク検出器であり、ド
ライブローラーシユー３１の実回転力TxR，
TxLを検出可能としている。トルク検出は直流
電動機の電流と界磁電流による演算結果でもよ
い。なお、ドライブローラーシユー３１は速度制
御可能な油圧モータによつて駆動可能とされるも
のであつてもよい。

上記傾斜圧延機は、第１図に示すような制御回
路を備えている。４７は制御装置、４８は直流電
動機４５のサイリスタ電源装置である。

制御装置４７は、不図示の圧延材検出器の検出
結果から、素管３２のいずれの部分が圧延中であ
るかを検知するとともに、第２図に示すように、
素管３２の先端部（長さＬ１）、後端部（長さＬ
２）のそれぞれを圧延する間のドライブローラー
シユー回転力Ｔ１，Ｔ２を、素管３２の中間部を
圧延する間のドライブローラーシユー回転力Ｔ３
に比して大きく設定する。制御装置４７は、上記
設定結果に基づき、ドライブローラーシユー３１
の回転力が上記Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３となるように直
流電動機４５のサイリスタ電源装置４８を操作
し、各電動機４５の駆動電流値IR，ILを制御す
る。なお、制御装置４７は、前記トルク検出器４
６が検出するドライブローラーシユー３１の実回
転力TxR，TxLを得て、上記各電動機４５の駆
動状態をフイードバツク制御可能とする。

なお、素管３２の後端部は、その前方の素管材
料がすでに圧延されて拡管されかつ減肉されてい
るので、該前方の素管材料による拘束が弱くなつ
て、素管３２の先端部よりはみ出しを生じやす
い。

そこで、上記実施例では、素管３２の後端部の
ドライブローラーシユー回転力Ｔ２を、素管３２
の先端部のドライブローラーシユー回転力Ｔ１よ
り大きく設定した。

また、上記実施例において、ドライブローラー
シユー回転力を大とする素管３２の端部長さは、
第３図に示すように、圧延ロール２１およびプラ
グ２３が素管３２に加える圧延パス方向の圧延領
域長さLA以上であればよく、電動機４５のRMS
がモータ規格（一般には100％）を越えない範囲
で長くできる。

上記実施例によれば、素管はみ出しが顕著であ
る素管３２の先端部と後端部に対してはドライブ
ローラーシユー３１の回転力を大とするものの、
素管はみ出しが端部ほど顕著でない素管３２の中
間部に対してはドライブローラーシユーの回転力
を軽減することとなる。これにより、素管３２の
全長にわたつて素管はみ出しを防止し、かつ電動
機４５のRMSを低く維持し、電動機４５の容量
を小さくすることが可能となる。なお、電動機４
５のRMSは下記(1)式で表わされる。ｉは電機子
電流、Ｔは周期である。

第４図は本発明の具体的実施結果を示す線図で
ある。横軸は時間、縦軸はモータ出力である。エ
ロンゲータ圧延について実施した結果であり、入
側素管寸法は外径185mm、肉厚19mm、長さ5992mm、
出側素管寸法は外径199mm、肉厚10mm、長さ10000
mmである。また、圧延時間10秒、アイドル時間10
秒とし、ドライブローラーシユー駆動モータの出
力を、素管先端部についてはモータ定格容量の
180％、素管後端部についてはモータ定格容量
の200％、素管中間部についてはモータ定格容
量の120％とする状態で圧延した。その結果、 となり、本発明の実施によつて、モータ規格を満
足でき、かつ素管の先端部、中間部、後端部の全
長にわたつて圧延素管のはみ出しを防止可能とな
ることが認められた。

次に、上記のようにドライブローラーシユー３
１の回転力が上記Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３Ｔとなるよう
に、直流電動機４５のサイリスタ電源装置４８を
操作する制御装置４７の制御動作について説明す
る。

まず、直流電動機４５によつてドライブローラ
ーシユー３１を駆動する際におけるドライブロー
ラーシユー３１の慣性補償、電動機４５の界磁弱
め補償の必要性について説明する。

圧延ロール２１の回転速度Ｎが、素管の噛込
不良発生を防止するために、第１０図に示すよ
うに、噛込時には低速設定され、噛込直後に加
速される場合には、ドライブローラーシユー３
１が素管３２に与えるべき回転力Ｔを減少させ
る方向に、ドライブローラーシユー３１の慣性
モーメントが作用することとなる。第１０図の
TCは、ドライブローラーシユー３１の慣性モ
ーメントに基づく上記トルク減少分である。こ
こで、ドライブローラーシユー３１のGD²を
GDR²とすれば、 TC＝GDR²／375・dN／dt (3) である。

また、直流電動機４５が定出力領域に達する
と、第１１図に示すように、電動機４５のトル
クTMはその回転速度に反比例して減少する。
第１０図の△TMは、電動機４５の界磁に基づ
く上記トルク減少分であり、 △TM＝Ｋ（１／NB−１／Ｎ） (4) NB：ベース回転数 Ｎ≧NB である。この△TMを電流で補償するには、
ITCをベース回転時の慣性補償分電流とする
時、 △Ｉ＝（Ｎ／NB−１）ITC の電流を加えなければならない。

すなわち、圧延ロール２１の回転速度Ｎ、すな
わち圧延速度を素管噛込時に加速制御する場合
に、上記に説明したドライブローラーシユー３
１の慣性モーメントに対する慣性補償、および上
記に説明した直流電動機４５の界磁弱め補償を
施さないものとすれば、ドライブローラーシユー
３１が素管３２に与える回転力T′は、 T′＝TM−TC−△TM (5) で表現されるように、電動機４５の出力トルク
TMから低減し、第１０図に示すように、素管３
２に与えるべき回転力T′がなくなり、逆にドラ
イブローラーシユー３１が素管３２から回転力を
与えられることになり、素管３２にはみ出し状態
を発生させることになる。

そこで、本発明の実施においては、第７図に示
すような制御装置４７を用い、ドライブローラー
シユー３１が素管３２に与えるべき回転力に、ド
ライブローラーシユー３１の慣性補償、直流電動
機４５の界磁弱め補償を施すものである。

制御装置４７は、演算器１０１、電流コントロ
ーラ１０２、速度コントローラ１０３を備える。
演算器１０１には、設定器１０４に設定される回
転力指令値Ｔ、ドライブローラーシユー３１の直
径Ｄが伝達されるとともに、圧延ロール２１の回
転速度Ｎを検出する圧延ロール速度検出器１０５
の検出結果が伝達され、さらにドライブローラー
シユー３１の実回転力TxR，TxLを検出するト
ルク検出器４６の検出結果が伝達される。電流コ
ントローラ１０２には、サイリスタ電源装置４８
が直流電動機４５に付与している電流値IR，IL
が伝達される。速度コントローラ１０３には、ド
ライブローラーシユー３１の回転速度を検出する
ドライブローラーシユー速度検出器１０６の検出
結果が伝達される。

しかして、制御装置４７は、第８図に示すよう
に、圧延ロール２１の速度Ｎ条件下で、前記(3)式
に示した慣性補償トルクTCを演算し、TCを考慮
した直流電動機４５の出力トルクTM０を演算す
る。

次に、制御装置４７は、第９図に示すように、
圧延ロール２１の速度Ｎ条件下で、前記(4)式に示
した界磁弱め補償トルク△TMを演算し、上記慣
性補償を考慮した後の直流電動機４５の出力トル
クTM０に△TMを考慮し、電流コントローラ１
０２の電流指令値Ｉを演算する。

この電流コントローラ１０２がサイリスタ電源
装置４８に伝達する電流指令値Ｉによれば、ドラ
イブローラーシユー３１の慣性モーメントに対す
る慣性補償、および直流電動機４５の界磁弱め補
償を考慮したから、圧延ロール２１の回転速度
Ｎ、すなわち圧延速度を素管噛込時に加速制御す
る場合にも、比較的小容量の直流電動機４５を用
い、素管はみ出しを素管３２の全長に渡つて効果
的に抑制するに必要な回転力を、ドライブローラ
ーシユー３１によつて確実に素管３２に付与する
ことが可能となる。

すなわち、上記第７図の制御装置４７によれ
ば、素管３２の端部を圧延する間にドライブロー
ラーシユー３１が素管３２に与える回転力を、素
管３２の中間部を圧延する間にドライブローラー
シユー３１が素管３２に与える回転力に比して大
きくする。前記第２図に示したような回転力制御
を確実にかつ安定的に達成することが可能とな
る。

なお、上記制御装置４７の演算器１０１によつ
て慣性補償、界磁弱め補償の演算を行なう時、ド
ライブローラーシユー３１の回転速度を用いる
と、素管３２に対するスリツプの影響が考えられ
るので、圧延ロール２１の回転速度を用いるのが
望ましい。

また、上記第７図の制御装置４７にあつては、
無負荷時におけるドライブローラーシユー３１の
回転速度を制御するために、前記速度コントロー
ラ１０３を用いている。速度コントローラ１０３
は、無負荷時におけるドライブローラーシユー３
１の回転速度を、圧延ロール２１の無負荷時の回
転速度よりやや速めに設定し、素管３２が噛込ん
だ瞬間に、ドライブローラーシユー３１の慣性力
が素管３２に与えるトルクとなり、素管３２の先
端部に素管フレア防止のための大きめのトルクを
付与可能とする。

すなわち、上記第７図の制御装置４７は、負荷
時には電流コントローラ１０２による電流指令制
御によつて直流電動機４５を駆動制御し、無負荷
時には速度コントローラ１０３による速度指令制
御によつて直流電動機４５を駆動制御する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、１組をなす圧延ロー
ルのそれぞれを一定の進み角で傾斜配置するとと
もに、各圧延ロールが形成する圧延領域の側方
に、強制駆動されるドライブローラーシユーを一
定の進み角で傾斜配置してなる管傾斜圧延機の運
転制御方法において、圧延材の端部を圧延する間
のドライブローラーシユー回転力を、圧延材の中
間部を圧延する間のドライブローラーシユー回転
力に比して大きくするようにしたものである。

したがつて、比較的小容量の駆動モータを用
い、素管はみ出しを圧延素管の全長にわたつて効
果的に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示す制御
系統図、第２図は本発明によるドライブローラー
シユー回転力の制御状態を示す線図、第３図は傾
斜圧延機の圧延領域を示す断面図、第４図は本発
明の具体的実施結果を示す線図、第５図は従来の
傾斜圧延状態を示す模式図、第６図は本発明が適
用される傾斜圧延機の一例を一部破断して示す側
面図、第７図は本発明の実施において用いられる
他の制御装置を示す制御系統図、第８図は第７図
の制御装置による慣性補償状態を示す線図、第９
図は第７図の制御装置による界磁弱め補償状態を
示す線図、第１０図は界磁補償および界磁弱め補
償の必要性を示す線図、第１１図は電動機のトル
ク特性を示す線図である。 ２１……圧延ロール、２２……丸鋼片、３１…
…ドライブローラーシユー、３２……素管、４５
……直流電動機、４７……制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １組をなす圧延ロールのそれぞれを一定の進
   み角で傾斜配置するとともに、各圧延ロールが形
   成する圧延領域の側方に、強制駆動されるドライ
   ブローラーシユーを一定の進み角で傾斜配置して
   なる管傾斜圧延機の運転制御方法において、圧延
   材の端部を圧延する間のドライブローラーシユー
   回転力を、圧延材の中間部を圧延する間のドライ
   ブローラーシユー回転力に比して大きくすること
   を特徴とする管傾斜圧延機の運転制御方法。 ２ 前記ドライブローラーシユー回転力を大とす
   る圧延材の端部長さは、圧延ロールが圧延材に加
   える圧延パス方向の圧延領域長さ以上である特許
   請求の範囲第１項記載の管傾斜圧延機の運転制御
   方法。 ３ 前記ドライブローラーシユー回転力は、圧延
   ロールの加速度状態を基準として定められるドラ
   イブローラーシユーの慣性補償、および圧延ロー
   ルの速度状態を基準として定められるドライブロ
   ーラーシユー駆動用電動機の界磁弱め補償を施さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の管傾斜圧延機の
   運転制御方法。