JPH04322810A - 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】連続圧延機のスタンド間に機械式
ル−パを備えて、スタンド間材料張力とル−パ角度をそ
れぞれ所定の目標値に制御する制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】スタンド間にル−パ装置，ル−パ角度を操
作するル−パモ−タ，材料速度を変化させスタンド間張
力を操作するミルモ−タを備えた連続圧延機の、スタン
ド間張力とル−パ角度を制御する場合、この制御系はル
−パ角度が変わる事により張力が変化し、かつ張力が変
わる事によりル−パ角度が変化する所謂相互干渉系であ
るため、制御しにくい系となっている。

【０００３】そこで、従来はル−パモ−タ速度を調節し
てル−パ角度を制御する系（角度制御系）とミルモ−タ
速度を調節して張力を制御する系（張力制御系）をクロ
スコントロ−ラにより非干渉化してル−パ角度と張力を
別々のコントロ−ラを用いて制御する非干渉制御装置が
提案されている（特開昭５６−４３０７号公報）。

【０００４】ル−パの基本的な構成と前述の特開昭５６
−４３０７号公報の制御装置（以下従来の非干渉制御装
置という）を図５に示す。同図において、スタンド間材
料１は、圧延ロ−ル２ａ及び２ｂからなる前段スタンド
２と、圧延ロ−ル３ａ及び３ｂからなる後段スタンド３
とを通って導かれ、この間に、前段スタンド２及び後段
スタンド３に配置されたル−パ４と接触する。材料１の
張力σは、前段スタンド２が送り出す材料の速度と後段
スタンド３が引き込む材料の速度との差によって定まる
ル−プ長（ミルモ−タ５の速度によって制御される）と
、ル−パ角度θにより定まるル−パ強制長と、材料１の
特性とによって決定される。また、ル−パ角度θは、ル
−パモ−タ７が発生するトルクと、材料１がル−パに与
えるトルクと、ル−パの機械的慣性や摩擦などにより決
定される。

【０００５】従来の非干渉制御装置では、まず、張力検
出器１１の検出値と張力目標値σＲとの偏差に基づいて
ミルモ−タ速度修正量ｕσ０　を張力制御装置１２で演
算し、角度検出器９の検出値と角度目標値θＲ　との偏
差に基づいてル−パモ−タ速度修正量ｕθ０　を角度制
御装置１０で演算する。このミルモ−タ速度修正量ｕσ
０　とル−パモ−タ速度修正量ｕθ０　をそれぞれミル
モ−タ速度制御装置６とル−パモ−タ速度制御装置８に
与えただけでは、張力とル−パとの機械的な相互干渉の
影響で、張力σとル−パ角度θは思い通りに制御できな
い。そこで、ｕσ０　が張力σのみに影響を与え、且つ
ｕθ０　がル−パ角度θのみに影響を与えるように、ｕ
σ０　とｕθ０　を入力としてこれらに所定の補正を加
えて、ミルモ−タ制御装置６とル−パモ−タ制御装置８
に与える修正量のそれぞれｕσ　とｕθ　を演算するク
ロスコントロ−ラ１４を設けている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の非
干渉制御装置では、張力制御系と角度制御系の安定性と
速応性が各制御装置とクロスコントロ−ラにより望まし
く設計できたとしても、張力制御系に外乱ｄσ　や角度
制御系に外乱ｄθ　が入った場合には、これらの外乱に
よる張力や角度の変動は決して小さいとは限らないとい
う問題点がある。

【０００７】この原因を数式を用いて詳しく説明する。 ｕσ　が張力σに与える影響をｇ１１，ｕθ　がル−パ
角度θに与える影響をｇ２２　，張力σがル−パ角度に
与える影響をｇ２１　，ル−パ角度が張力に与える影響
をｇ１２　とすると、張力・ル−パ系は次の（１），（
２）式のように表現できる。

【０００８】 　　　　　　σ＝ｇ１１　ｕσ　＋ｇ１２　θ＋ｇ１１
　ｄσ　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）　　
　　　　θ＝ｇ２２　ｕθ　＋ｇ２１　σ＋ｇ２２　ｄ
θ　　　　　　　　　　　　　　・・・（２） （１），（２）式を行列を用いて表現し、σとθについ
て解くと、

【０００９】

【数１】

【００１０】 　　　　　　△＝１−ｇ２１　ｇ１２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
４） となる。

【００１１】つぎに、クロスコントロ−ラ１４の演算内
容を（５）式のように表すと、

【００１２】

【数２】

【００１３】ｕσ０　が張力σのみに影響を与え、且つ
ｕθ０　がル−パ角度θのみに影響を与えるように、ク
ロスコントロ−ラ１４を次の（６），（７）式を満すよ
うに構成する。

【００１４】 　　　　　　ｈ１２　＝−（１／ｇ１１　）ｇ１２　ｇ
２２　ｈ２２　　　　　　　　　　・・・（６）　　　
ｈ２１　＝−（１／ｇ２２　）ｇ２１　ｇ１１　ｈ１１
　　　　　　　　　　・・・（７） 　　このとき、入力ｕσＯ　とｕθＯ　から張力σとル
−パ角度θまでの応答は、

【００１５】

【数３】

【００１６】となり、張力制御系と角度制御系を独立に
設計できる。そこで、張力制御装置１２と角度制御装置
１０の伝達関数のそれぞれをｃ１　とｃ２　と決めると
、最終的に、張力σとル−パ角度θの応答は、

【００１
７】

【数４】

【００１８】

【数５】

【００１９】となる。（９）式により、張力制御系と角
度制御系は独立になり、その安定性と速応性は張力制御
装置１２の伝達関数ｃ１　と角度制御装置１０の伝達関
数ｃ２　により決定される。しかし、外乱ｄσ　，ｄθ
　が張力σやル−パ角度θに及ぼす影響は、（９）式の
右辺第２項の大きさで決まり、この影響を減ずるために
は（９）式より、行列Ｒを大きくしなければならない。 即ち、張力制御系と角度制御系のゲインを大きくし速応
性を高める必要がある。しかし、各制御系のゲインには
制限があり、あまり大きくすることはできない。従って
、抑制できる外乱の大きさには限界があり、十分に外乱
が抑制できるとは限らないという問題点がある。

【００２０】本発明は、連続圧延機のスタンド間張力ル
−パ角度制御装置において、制御系に入る外乱が張力と
ル−パ角度に及ぼす影響を十分に抑制する制御装置を提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続圧延機の
スタンド間張力ル−パ角度制御装置において、張力の検
出値の増減に伴ってル−パ角度を増減させるようにル−
パモ−タ速度を調節する装置、および／またはル−パ角
度の検出値とル−パ角速度の検出値の増減に伴って張力
を増減させるように前段または後段スタンドのロ−ル周
速度を調節する装置を有することを特徴とする連続圧延
機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置である。

【００２２】

【作用】以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら作用と共に詳細に説明する。

【００２３】

【実施例】図１，図２および図３は、本発明による連続
圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置の実施例で
ある。図１から図３において、同一の要素には同じ符号
を付け、重複する説明は省略する。

【００２４】−第１実施例− 図１を参照し実施例１とその作用について説明する。同
図において、張力σを検出し、この張力が増加した場合
、ル−パ角度θを減少させるようにル−パモ−タの速度
の修正量を演算する演算装置１５と、ル−パ角度θを検
出し、このル−パ角度が増加した場合、張力σを増加さ
せるように前段スタンド２のミルモ−タ２ａ及び２ｂの
ロ−ル周速度の修正量を演算する演算装置１６を設けた
ことが特徴である。演算装置１５と演算装置１６の伝達
関数をそれぞれ、ｋ２１　，ｋ１２　とおくと、これら
演算装置１５，１６は前述のｇ２１（張力σがル−パ角
度θに与える影響）とｇ１２　（ル−パ角度θが張力に
与える影響）を次式に置き換える作用がある。

【００２５】 　　　　　　Ｇ２１　＝ｇ２１　＋ｇ２２　ｋ２１　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１
１）　　　　　　Ｇ１２　＝ｇ１２　＋ｇ１１　ｋ１２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（１２） ここで、ｇ１１　およびｇ２２　は前述と同様にそれぞ
れ、クロスコントロ−ラ１４の出力ｕσ　が張力σに与
える影響およびクロスコントロ−ラ１４の出力ｕθ　が
ル−パ角度θに与える影響である。この場合、クロスコ
ントロ−ラ１４を次式を満足するように決める。

【００２６】 　　　　　　Ｈ１２　＝−（１／ｇ１１　）Ｇ１２　ｇ
２２　ｈ２２　　　　　　　　　・・・（１３）　　　
　　　Ｈ２１　＝−（１／ｇ２２　）Ｇ２１　ｇ１１　
ｈ１１　　　　　　　　　・・・（１４） すると張力σとル−パ角度θの応答は、

【００２７】

【数６】

【００２８】 　　　　　　∇＝１−Ｇ２１　Ｇ１２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１
６） となる。

【００２９】（１５）式より、張力制御系と角度制御系
は独立になり、その安定性と速応性は張力制御装置１２
の伝達関数ｃ１　と角度制御装置１０の伝達関数ｃ２　
により決定される。外乱ｄσ　，ｄθ　が張力σやル−
パ角度θに及ぼす影響は、（１５）式の右辺第２項の大
きさで表わされ、この影響を減ずるためには行列Ｒを大
きくしなくても、

【００３０】

【数７】

【００３１】∽の行列の各要素を小さくすれば良い。こ
の行列のＧ２１　とＧ１２　に注目すると、行列∽は分
母にＧ２１　とＧ１２　のかけ算Ｇ２１　Ｇ１２　を含
み、分子には多くともＧ２１またはＧ１２　のいずれか
一方しか現れない。よって、（１１），（１２）式によ
り、Ｇ２１とＧ１２　を十分に大きくすれば前記∽の各
要素は小さくなり、外乱の影響は十分に抑性される。こ
のとき、ｋ２１　とｋ１２　は定数であっても、周波数
特性を持った関数でも良い。ただし、ｋ２１　が微分特
性を有する場合には、角度の検出値を用いる代わりに、
角速度を検出し、その検出値を用いると微分器を省略す
ることができる。

【００３２】図１に示す実施例１の制御装置と、従来の
非干渉制御装置とを用い、ユニットテンシュンとル−パ
角度に関して比較した結果を図４に示す。同図で明らか
なように本発明の制御装置を用いると、従来の非干渉制
御装置を用いた場合と比較して、張力変動，角度変動と
もに約１／３に減少している。

【００３３】−第２実施例− 図２の実施例とその作用について説明する。もともと、
前述のｇ１２　は十分に大きく、これ以上大きくする必
要がない場合には、前述のｋ１２を零、つまり図１にお
ける演算装置１６を省略し、演算装置１５のみを設置し
た場合でも実施例１と同様に、外乱の影響は十分に抑制
される。

【００３４】−第３実施例− 図３の実施例とその作用について説明する。もともと、
前述のｇ２１　は十分に大きく、これ以上大きくする必
要がない場合には、前述のｋ２１を零、つまり図１にお
ける演算装置１５を省略し、演算装置１６のみを設置し
た場合でも実施例１と同様に、外乱の影響は十分に抑制
される。

【００３５】以上、本発明において、ル−パモ−タ速度
を調節する装置の例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、ル−パモ−タ電流を調節する装置についても
同じ作用，効果がある。

【００３６】

【効果】以上説明したように本発明によれば、従来の方
法に比べ、制御系に入る外乱による張力変動の影響が著
しく減少するので、製品の板厚・板幅・板形状精度が向
上し、且つル−パ角度変動も著しく減少するので、ル−
パ角度の変動によるオペレ−タの不安を解消し、操業が
安定する効果がある。また、外乱を抑制するために、張
力制御系や角度制御系の応答性を無理に高める必要が無
いため、張力制御系や角度制御系の負荷を軽減する効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の第１実施例の構成を示すブロック
図である。

【図２】　　本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図である。

【図３】　　本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図である。

【図４】　　図１に示す第１実施例の制御装置と従来の
非干渉制御装置の制御結果を示すグラフである。

【図５】従来のスタンド間張力・ル−パ角度制御装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：スタンド間材料　　　　　　　　　　　　　　２：
前段スタンド２ａ：前段スタンド上圧延ロ−ル　　２ｂ
：前段スタンド下圧延ロ−ル ３：後スタンド　　　　　　　　　　　　　　　　３ａ
：後段スタンド上圧延ロ−ル ３ｂ：後段スタンド下圧延ロ−ル　　　　４：ル−パ装
置５：ミルモ−タ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　６：ミルモ−タ速度制御装置 ７：ル−パモ−タ　　　　　　　　　　　　　　　　８
：ル−パモ−タ速度制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角
   度制御装置において、張力の検出値の増減に伴ってル−
   パ角度を増減させるようにル−パモ−タ速度を調節する
   装置、および／またはル−パ角度の検出値とル−パ角速
   度の検出値の増減に伴って張力を増減させるように圧延
   ロ−ル周速度を調節する装置を有することを特徴とする
   連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置。