JPH06154834A - 絞り圧延機の管端肉厚制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞り圧延機の管端肉厚制御装置を提供する。 【構成】 絞り圧延機の管端肉厚制御装置におけるロー
ル駆動モータ制御部５を、スタンドロール駆動モータ制
御回路７と、無負荷状態をシミュレートして無負荷電流
信号を出力する第１のシミュレータ回路８と、負荷状態
をシミュレートして負荷電流信号を出力する第２のシミ
ュレータ回路９と、無負荷電流信号と負荷電流信号とを
入力して検出用電流信号を算出する電流偏差算出部10
と、電流偏差算出部10からの検出用電流信号が予め設定
されたしきい値を超えて急峻に立ち上がりを示したとき
を圧延材の当該スタンドでの噛み込み・尻抜けタイミン
グとして検出する噛み込み・尻抜けタイミング検出回路
11と、から構成することにより、先端および後端の管端
部に発生する厚肉を抑制することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絞り圧延機の管端肉厚
制御装置に係り、とくに絞り圧延機（ストレッチレデュ
ーサ）における先端および後端の管端部に発生する厚肉
を抑制する肉厚制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】絞り圧延機は、一種の連続圧延機で、通
常300 〜400 mm程度のロール間隔で10〜30スタンドが配
置されている。絞り圧延機による管の圧延は、加熱した
圧延材（以下、単に素管という）に軸方向張力を作用さ
せた状態で、連続するスタンドに組み込まれた孔型ロー
ル列において順次外径圧下を施すもので、相前後するス
タンドのロール周速度差によって軸方向張力が加減さ
れ、肉厚加工度が調整される。

【０００３】この場合、素管が全スタンドに噛み込まれ
ている定常状態に比較し、管先端部がロールスタンドに
噛み込む時などのように、管が全スタンドに噛み込まれ
ていない過渡状態においては、管端部の張力が管中央圧
延時より小さいために、管先端および後端に1.5 〜２m
程度の管端厚肉部が生成する。この部分は、クロップと
して切り捨てなければならず、歩留り面で非常に大きな
ロスを生じることとなる。

【０００４】上記したような管両端部に生じる厚肉現象
を抑制する方法としては、たとえば特公昭45−1341号公
報には、モータ電流値を用いて各スタンドにおける管の
噛み込み・尻抜けのタイミングを検出することにより、
ロール周速度を制御しストレッチ量を高めて加工する方
法が提案されている。また特開昭56− 77010号公報に
は、管先端部が最終スタンドを通過する際の各ロールの
回転数比率を基本パターンとし、該基本パターンに対
し、先端部が初期スタンドに噛み込む際に各ロールの回
転数比率を基本パターンの比率よりも高くしたパターン
で圧延を開始し、先端部が最終スタンドへ向かって進行
するのにともない各ロール回転数比率のパターンを基本
パターンに向かって推移させながら圧延し、先端部が最
終スタンドを通過後、管後端部が所定スタンドに到着す
るまで基本パターンで圧延を継続したのち、該後端部が
所定スタンドを通過後、各ロール回転数の比率を次第に
増加し、高いロール回転数比率で圧延を終了する方法が
提案されている。

【０００５】あるいは特開昭60−221108号公報には、素
管の先端部または後端部の所定スタンドに対する噛み込
みまたは尻抜けタイミングを、該所定のスタンドに対応
設置された検出器によって検出し、素管の先端所定部分
または後端所定部分が所定の上流スタンドと下流スタン
ドにおいて圧延される時、上流スタンドのロール周速度
を制御する方法が開示されている。

【０００６】さらに特開昭61−108414号公報には、隣接
するスタンド間の張力を実測し、管長手方向の各部にお
ける実測張力と目標張力との偏差を算出し、上記偏差の
ある管端部を圧延するスタンドの回転数を、該偏差が零
となるように制御し、上記偏差のない部分を圧延するス
タンドの回転数を基準回転数のままで圧延する方法が開
示されている。

【０００７】さらにまた、特開平４−138812号公報に
は、絞り圧延機の各ロール駆動モータの回転数（角速
度）ｗと電流値Ｉ_a に基づき、モータの全発生トルクか
ら加減速トルクを差し引いて実圧延トルクＴ_L を、Ｔ_L
＝Ｋφ・Ｉ_a −Ｊ・ｄｗ／ｄｔ（ここで、Ｋφは界磁定
数、Ｊはモータ＋ロールの慣性モーメント）として演算
する圧延トルク演算部と、圧延トルク演算部から出力さ
れる実圧延トルクから圧延材の噛み込み・尻抜けタイミ
ングを検出して下流のロール回転数制御部に出力する噛
み込み・尻抜けタイミング検出部と、上流の噛み込み・
尻抜けタイミング検出部から入力される圧延材の噛み込
み・尻抜けタイミングを基準にロールスタンドの回転数
制御タイミングを演算し、ロールスタンドのロール駆動
モータ制御部に回転数制御指令を出力するロール回転数
制御部と、回転数実測値と回転数指令値の偏差を求め、
ロール回転数制御部に先端および後端圧延時の回転数制
御量変更指令を出力する回転数偏差制御部とからなる管
端肉厚制御装置が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例には種々の問題がある。すなわち、まず特公昭
45−1341号の方法では、管の噛み込み・尻抜けの検出に
モータ電流値を使用しており、モータの加減速時以外の
噛み込みの場合は容易に検出できるが、モータの加減速
時にはモータ電流値に加減速電流が含まれるため噛み込
み・尻抜けの検出が困難である。

【０００９】また特開昭56− 77010号の方法では、同じ
圧延段取りでも入側の素管の外径，肉厚，温度が圧延チ
ャンス毎に異なるため、理論通過時間と実際のスタンド
間通過時間にずれが生じ、回転数制御タイミングと噛み
込み・尻抜けタイミングが適切にならない。特開昭60−
221108号の方法においては、絞り圧延機が10〜30ロール
スタンドで構成されており、検出器の設置個数が多くな
って設置費用が高くなるとともに、管位置の誤認識の頻
度も高まる恐れがある。また、通常のロールスタンドは
クロップ長さを短くするためロールスタンドの幅を極力
狭く、かつロール間隔を極力狭くするように設計されて
いるため、既存の設備への適用は困難である。

【００１０】特開昭61−108414号の方法では、各スタン
ド毎に張力測定装置を設置するので、故障発生頻度が高
くなり、またロール替えなどの際に障害となる場合が多
く、安定性という面からはあまり好ましくない。特開平
４−138812号の場合では、実圧延トルクＴ_L を算出する
際に、モータ角速度ｗを微分計算する必要があるが、そ
のためノイズに弱いという欠点がある。そのノイズ対策
としてフィルタなどを用いることが当然考えられるが、
そうすると検出遅れが生じることになる。また、実機に
よる電流値Ｉ_a を用いるため、その値に機械的遅れが生
じることになる。

【００１１】本発明は、上記したような従来技術の有す
る課題を解決すべくしてなされたものであって、絞り圧
延機における管端先端の噛み込みと管後端の尻抜けタイ
ミングを正確に検出して回転数制御タイミングを決定す
る絞り圧延機の管端肉厚制御装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、タンデムに複
数段配設されて圧延材を圧延する圧延スタンドと、該圧
延スタンドのロールを減速機を介して駆動するロール駆
動モータと、該ロール駆動モータの回転軸に結合されて
ロール駆動モータの回転数を検出するモータ速度検出器
と、該モータ速度検出器からのモータ速度がフィードバ
ックされて前記ロール駆動モータを所定の回転数で回転
制御するロール駆動モータ制御部と、該ロール駆動モー
タ制御部に回転数を指令する指令回転数演算部とからな
る絞り圧延機の管端肉厚制御装置において、前記ロール
駆動モータ制御部を、前記指令回転数演算部からの回転
数指令に基づいて前記ロール駆動モータを所定の回転数
で回転制御するとともに前記モータ速度検出器からのモ
ータ速度をフィードバックするスタンドロール駆動モー
タ制御回路と、前記指令回転数演算部からの回転数指令
に基づいて前記スタンドロール駆動モータ制御回路の無
負荷状態をシミュレートして無負荷電流信号を出力する
第１のシミュレータ回路と、前記指令回転数演算部から
の回転数指令と速度検出器からのモータ速度に基づいて
前記ロール駆動モータ制御回路の負荷状態をシミュレー
トして負荷電流信号を出力する第２のシミュレータ回路
と、前記第１のシミュレータ回路からの無負荷電流信号
と前記第２のシミュレータ回路からの負荷電流信号とを
入力して検出用電流信号を算出する電流偏差算出部と、
該電流偏差算出部からの検出用電流信号が予め設定され
たしきい値を超えて急峻に立ち上がりを示したときを圧
延材の当該スタンドでの噛み込み・尻抜けタイミングと
して検出する噛み込み・尻抜けタイミング検出回路と、
から構成することを特徴とする絞り圧延機の管端肉厚制
御装置である。

【００１３】

【作 用】本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研
究、実験を重ねた結果、噛み込み・尻抜け時においては
図４(a) に示す加減速時電流の影響を除外して算出した
検出用電流信号の変化度合いが、図４(b) に示すに圧延
トルク信号の変化度合いよりも急峻な立ち上がりを示す
ことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させる
に至った。

【００１４】すなわち、本発明によれば、加減速時電流
の影響を除外するために、無負荷状態と負荷状態の２つ
のシミュレータ回路を用いて負荷電流信号と無負荷電流
信号との偏差を検出用電流信号として検出し、この検出
用電流信号が所定のしきい値ＳＬを超える急峻な立ち上
がりを示すときを噛み込み・尻抜けタイミング信号とし
て用いるようにしたので、より正確な噛み込み・尻抜け
タイミングを検出することができ、これによって管端圧
延時の回転数制御量をタイミングよく変更することが可
能である。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。図１は、本発明の制御装置の概要
を示す系統図である。図において、１は絞り圧延機のタ
ンデムに複数段（たとえば24段) 配設されて素管Ｐを圧
延する圧延スタンド、２は減速機３を介して圧延スタン
ド１のロールを駆動するロール駆動モータ、４はロール
駆動モータ２の回転軸に結合されてロール駆動モータ２
の回転数を検出するたとえばパルスジェネレータなどの
モータ速度検出器、５はモータ速度検出器４からのモー
タ速度がフィードバックされてロール駆動モータ２を所
定の回転数で回転制御するロール駆動モータ制御部、６
はロール駆動モータ制御部５に回転数を指令する指令回
転数演算部である。

【００１６】上記したロール駆動モータ制御部５の構成
について、図２のNo. ｉスタンドの制御部を例にして説
明すると、No. ｉスタンドロール駆動モータ制御回路７
とこのロール駆動モータ制御回路７の無負荷状態をシミ
ュレートする第１のシミュレータ回路８と、ロール駆動
モータ制御回路７の負荷状態をシミュレートする第２の
シミュレータ回路９と、電流偏差算出部10、噛み込み・
尻抜けタイミング検出回路11とから構成される。

【００１７】そして、ロール駆動モータ制御回路７にお
いては、指令回転数演算部６からの指令信号に基づいて
ロール駆動モータ２の回転数を制御するとともに、モー
タ速度検出器４からのモータ速度のフィードバックがな
される。一方、第１のシミュレータ回路８においては前
記指令回転数演算部６からの指令信号に基づいて無負荷
状態での無負荷電流信号の大きさをシミュレートし、そ
の結果を電流偏差算出部10に出力する。

【００１８】また、第２のシミュレータ回路９において
は、指令回転数演算部６からの指令信号に基づいて負荷
状態での負荷電流信号の大きさをシミュレートして電流
偏差算出部10に出力する。そこで、電流偏差算出部10に
おいて第１のシミュレータ回路８からの無負荷電流信号
と比較演算されて、その偏差が検出用電流信号として算
出される。したがって、この検出用電流信号はロール駆
動モータ２の加減速に影響されることがない。この検出
用電流信号が予め設定されたしきい値を超えて、急峻な
立ち上がり・立ち下りが生じたと判定された場合は噛み
込み・尻抜けタイミング検出回路11において噛み込み・
尻抜けタイミング信号として検出されて、No. ｉスタン
ドロール駆動モータ制御回路７に出力される。

【００１９】なお、第２のシミュレータ回路９において
は、モータ速度検出器４からフィードバックされるモー
タ速度に応じて圧延トルクを演算して噛み込み・尻抜け
タイミング検出回路11に出力する機能を付加することに
より、予め設定されたしきい値を超えて急峻に立ち上っ
た圧延トルク信号が検出用電流信号よりも早く入力され
た場合には、検出用電流信号の代わりに噛み込み・尻抜
けタイミング信号として採用されることになる。

【００２０】ここで、上記した噛み込み・尻抜けタイミ
ング検出回路11において予め設定されるしきい値は、圧
延される素管Ｐのサイズ毎に決定してそのパターンを決
めておく必要がある。24スタンドからなるストレッチレ
デューサで外径；34.0mmφ×肉厚； 4.0mmｔの仕上管を
圧延する際に本発明法を適用したところ、管長手方向の
肉厚偏差を許容公差±10％に対して、図３に示すように
従来の約１／２程度に低減することができた。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つのシミュレータ回路を用いて負荷状態と無負荷状態
での電流の偏差値を求め、その急峻な立ち上がりのタイ
ミングを噛み込み・尻抜けタイミング信号として用いる
ようにしたので、モータの加減速に影響されないで、正
確な噛み込み・尻抜けのタイミングを検出することがで
き、これによって圧延のチャンス毎に管端圧延時の回転
数制御量を変更が可能となって、管端クロップロスを大
幅に低減することが可能となり、歩留りの向上に大いに
寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の概要を示す系統図である。

【図２】本発明のロール駆動モータ制御部の構成を示す
ブロック図である。

【図３】管長手方向の肉厚偏差分布を示す特性図であ
る。

【図４】本発明の原理を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 圧延スタンド ２ ロール駆動モータ ３ 減速機 ４ モータ速度検出器 ５ ロール駆動モータ制御部 ６ 指令回転数演算部 ７ スタンドロール駆動モータ制御回路 ８ 第１のシミュレータ回路 ９ 第２のシミュレータ回路 10 電流偏差算出部 11 噛み込み・尻抜けタイミング検出回路 Ｐ 素管（圧延材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンデムに複数段配設されて圧延材を
   圧延する圧延スタンドと、該圧延スタンドのロールを減
   速機を介して駆動するロール駆動モータと、該ロール駆
   動モータの回転軸に結合されてロール駆動モータの回転
   数を検出するモータ速度検出器と、該モータ速度検出器
   からのモータ速度がフィードバックされて前記ロール駆
   動モータを所定の回転数で回転制御するロール駆動モー
   タ制御部と、該ロール駆動モータ制御部に回転数を指令
   する指令回転数演算部とからなる絞り圧延機の管端肉厚
   制御装置において、前記ロール駆動モータ制御部を、前
   記指令回転数演算部からの回転数指令に基づいて前記ロ
   ール駆動モータを所定の回転数で回転制御するとともに
   前記モータ速度検出器からのモータ速度をフィードバッ
   クするスタンドロール駆動モータ制御回路と、前記指令
   回転数演算部からの回転数指令に基づいて前記スタンド
   ロール駆動モータ制御回路の無負荷状態をシミュレート
   して無負荷電流信号を出力する第１のシミュレータ回路
   と、前記指令回転数演算部からの回転数指令と速度検出
   器からのモータ速度に基づいて前記ロール駆動モータ制
   御回路の負荷状態をシミュレートして負荷電流信号を出
   力する第２のシミュレータ回路と、前記第１のシミュレ
   ータ回路からの無負荷電流信号と前記第２のシミュレー
   タ回路からの負荷電流信号とを入力して検出用電流信号
   を算出する電流偏差算出部と、該電流偏差算出部からの
   検出用電流信号が予め設定されたしきい値を超えて急峻
   に立ち上がりを示したときを圧延材の当該スタンドでの
   噛み込み・尻抜けタイミングとして検出する噛み込み・
   尻抜けタイミング検出回路と、から構成することを特徴
   とする絞り圧延機の管端肉厚制御装置。