JPS60248552A - 張力制御方式 - 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〕 この発明は、張力制御方式に関するものであって、特に
、金属ストリップに対して各種の処理をするような連続
プロセスライン等におけるプライドルロールを用いた金
属ストリップの張力制御方式に関するものであり、金属
ストリップとプライドルロールとの間に所定のスリップ
状態が発生しても、その後に所定の張力が維持できるよ
うにすることができ、金属ストリップの処理後の製品に
対して所定の品質を保持できるような張力制御方式に係
る。

〔従来の技術〕

金属ストリップに対して各種の処理をする連続プロセス
ラインとしては、例えば酸洗、塗布、加熱乾燥等をはじ
めとして各種の処理があるが、このような連続プロセス
ライン等においては、金属ストリップに所定の張力を与
えて、所定の張力状態の下で金属ストリップに対する各
種の処理がなされることが多い。そして金属ストリップ
に対して所定の張力を発生させる装置としては、一般に
、プライドルロールが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにプライドルロールを用いるものにあっては、
ロール表面の摩耗や金属ストリップ表面への油の付着等
が原因でその摩擦係数が低下して、金属ストリップとプ
ライドルロール間でスリップが発生する。このような場
合、以後、所定の制御をしてもスリップ状態にあるため
にそれに対応する所定の張力が維持できなくなってしま
うという問題点がある。

一般的には、このような場合のスリップとしては、プラ
イドルロールの速度が金属ストリップの送り速度より速
くなる場合が多いが、その逆のときもある。そして、こ
のようなスリップが生じると、目的とする所定の処理が
できなくなったり、製品の表面に疵が入ってしまって、
処理後の製品の品質を損なうばかりか、駄目にしてしま
うことも多く、大きな問題となる。

また、このような金属ストリップに限らず、一定の張力
のもとで、その表面処理等を行わなければならないよう
な帯状のシートに対してその送り張力をプライドルロー
ルにより制御する張力制御方式においても同様な問題を
生じる。

〔発明の目的〕

この発明は、このような問題点等を解消するものであっ
て、金属ストリップ等で代表される帯状のシートとプラ
イドルロールとの間の送りにスリップ状態が発生しても
、その後に所定の張力が維持できるようにすることがで
き、金属ストリップ等の処理後の製品に対して所定の品
質を保持してその処理ができるような張力制御方式を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、前記の問題点等を解
決するためのこの発明における手段は、プライドルロー
ルの回転速度と前記帯状のシートの送り速度とを比較し
て、前記帯状のシートと前記プライドルロールとが所定
のスリップ状態にあるときに、前記プライドルロールの
入側又は出側の張力を制御することにより、前記プライ
ドルロールの出側の張力を前記プライドルロールにより
制御できる範囲に入るようにするというものである。

〔作用〕

ところで、第３図に見るような２本のプライドルロール
を使用する場合では、プライドルロールの入側の張力と
出側の張力とには次の関係がある。

Ｔ、　ｅ４（θ、１θ”）＜Ｔ２ｓＴｒｅμ（θＩ＋ｆ
９２）−”””　（１１ここでＴｌは入側の張力を、Ｔ
２は出側の張力をそれぞれ示す。また、θ１．θ２は、
プライドルロールの第１．第２のロールＲ１，Ｒ２にお
けるストリップＳの巻付き角であり、μは、ロールＲ１
，Ｒ２におけるストリップＳとの間の摩擦係数である。

式（１）におけるエクスポネンシャル（ｅ）の指数にお
ける＋、−の符号は、ロールＲ１，Ｒ２における駆動装
置が電動機として作用するのか、或いは発電機として作
用するのかによって決まる。

さて、通常は、ロールＲ１，Ｒ２における駆動装置が所
定の張力指令信号に応じて制御されて、出側の張力Ｔ２
が弐′（１）の範囲で所定値に維持されることになる。

一方、問題点の項で述べたように、ロールの摩耗或いは
金属ストリップ等の表面における油の付着などにより、
摩擦係数が低下した場合には、式（１）において出側の
張力Ｔ２を制御できる範囲が変化する。そこで式（１１
の範囲外で張力指令が発生してしまうことがあり、プラ
イドルロールと金属ストリップとの間でスリップするこ
とになる。このようなスリップが発生すると、以後、所
定の制御をしても所定の張力が維持できなくなる。

そこで、プライドルロールの回転速度と前記帯状のシー
ト（前記金属ストリップ等）の送り速度とを比較して、
帯状のシートとプライドルロールとの所定のスリップ状
態を検出して、プライドルロールの入側又は出側の張力
を制御することによリ、プライドルロールの出側の張力
をプライドルロールにより制御できる範囲に入るように
すれば、所定のスリップが発生する前の制御できる状態
に戻すことができる。その結果、再び、通常の制御状態
に戻してその制御をすることが可能となる。

このようにして、スリップが発生しても、すぐに一定の
張力を維持してストリップを送ることができ、その表面
に疵が入ったり、処理後の製品の品質を損なうようなこ
とを防止できるものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。

第１図は、金属ストリップに対して表面処理をするこの
発明を適用した連続プロセスラインの一実施例の入側設
備の構成図である。

１は、金属ストリップであって、巻戻ｔ８２から巻戻さ
れた金属ストリップ１がプライドルロール３を経て、ル
ーパ４に送り込まれる。そこで金属ストリップ１は、こ
のルーパ４を経て所定の表面処理装置へと送られる。こ
こでプライドルロール３の入側の張力をＴ１とし、出側
の張力をＴ２とする。

このプライドルロール３の出側には、金属ストリップ１
の送り速度を検出する速度検出器５が設けらる一方、巻
戻機２．プライドルロール３．そしてルーパ４には、駆
動装置６．７及び８がそれぞれ結合されている。これら
駆動装置６，７及び８により巻戻機２．プライドルロー
ル３．そしてルーパ４のそれぞれの駆動軸が所定の速度
で回転駆動される。

各駆動装置６，７及び８は、それぞれ駆動モータ（Ｍ）
等とタコジェネレータ（ＴＧ）６ａ、７ａ。

そして８ａを有していて、これら駆動装置６，７゜８に
対する制御は、制御装置９からの制御信号により行われ
る。

また、タコジェネレータ６ａ、７ａ、そして８ａからの
回転速度に応じた電圧値（又は電流値）と速度検出器５
からの金属ストリップ１の送り速度に応じた電圧値（又
は電流値）とは、それぞれ速度検出信号として制御装置
９に送出される。

その結果、それぞれの回転速度が検出されて、巻戻機２
．プライドルロール３．そしてルーパ４の回転軸の回転
速度が所定の速度となるようにこの制御装置９により管
理され、かつ金属ストリップ１の送り速度が検出されて
、スリップ状態の検出が行われる。

次に、その動作について説明する。

金属ストリップ１対してルーパ４を経た後の酸洗等の処
理装置に対する送り速度が決定され、プライドルロール
３の出側の張力Ｔ２が決定されると、それに応じて制御
装置９から金属ストリップ１の送り速度に応した制御信
号が駆動装置６．７及び８に送出される。そして対応す
る速度検出信号がそれぞれのタコジェネレータ６ａ、７
ａ、そして８ａから得られる。

その結果、巻戻機２が所定の回転速度で回転し、ルーパ
４が所定の速度で金属ストリップ１を表面処理装置へと
送り出す。このとき、プライドルロール３は、所定の回
転速度に制御されて、出側の張力が張力Ｔ２になるよう
に制御される。

ここで、プライドルロール３に対して金属ストリップ１
がスリップすると、速度検出器５から送出される速度検
出信号の値とプライドルロール３の回転速度から換算し
た金属ストリップ１の送り速度の値とがずれて来る。

このずれ量を制御装置９において検出して、このずれ量
があらかじめ設定した一定値以上となると、プライドル
ロール３の出側の張力Ｔ２が所定以上に変化して、目標
の張力Ｔ２に維持できな（なる。

このとき、制御装置９は、その内部で補正信号を発生し
て、駆動装置６及び８に所定の制御信号を送出して、プ
ライドルロール３の出側の張力Ｔ２を制御できる状態に
移行させる。

すなわち、プライドルロール３の速度を検出する速度検
出器７ａをタコジェネレータとかパルスジェネレータで
構成した場合、例えばその精度が２〜３％であったとす
ると、前述の所定以上のスリップ状態として例えば５％
を越えるものとして設定することができる。そこで関数
発生器により、このずれ量に応じた補正信号を発生して
、この補正値を加えた制御信号をそれぞれ巻戻機２及び
ルーパ４の駆動装置６及び８に送出する。その結果、プ
ライドルロール３の入側の張力Ｔ１及び出側の張力Ｔ２
の値が変更されて、スリップ状態にあっても、式（１）
に見るプライドルロールの出側の張力Ｔ２が制御できる
範囲に入るようになる。そしてプライドルロール３をそ
の後に制御して、再び、最初に設定しである定常状態の
制御状態に入るものである。

このことを言い換えれば、一旦、プライドルロール３で
制御できるようにして、スリップの状態を所定値（前述
では５％）以下の状態として作り出したことになる。な
お、所定以上のスリップ状態として５％を例にして説明
しているが、これに限定されないことはもちろんである
。

以上のように制御することにより、ロールの摩耗や金属
ストリップ表面への油の付着等が原因でその摩擦係数が
低下して、金属ストリップ１とプライドルロール３との
間でスリップが発生してもすぐにプライドルロール３で
コントロールできる範囲に出側の張力Ｔ２を落とすこと
により、しかる後に、定常状態の制御をすることができ
るものである。

ここで、ロールの摩耗が大きくなり、このような制御を
しても再びスリップが発生して制御できない状態となる
ようなときには、この状態を管理して、出側の張力Ｔ２
の設定値を小さく再設定するか、必要に応じてプライド
ルロール３を交換する等の処置を採ることができる。

次に、制御装置９の具体例について説明する。

第２図は、制御装置９を中心とした具体的構成を示すブ
ロック図である。なお、第１図に示すものと同一のもの
は同一の符号で示す。

速度検出器５の検出信号は、制御装置９の比較器１０に
入力される。一方、プライドルロール３の回転速度を示
すタコジェネレータ７ａからの検出信号は、演算器１１
に入力されて、金属ストリップ１に対応する送り速度に
換算されて、その出力が比較器１０に入力される。

ここで、比較器１０は、これら速度検出器５の検出信号
とタコジェネレータ７ａから得た金属ストリップ１に対
応するプライドルロール３の送り速度との差値を、その
ずれ量として符号を含めて検出し、これを関数発生器１
２に送出する。

ここに関数発生器１２は、いわゆるオペアンプで構成さ
れていて、一定値以下の入力信号値（ＶＩ）に対しては
、その出力を発生せず、一定値を越えた入力信号値（Ｖ
Ｉ　）に対してその越えた量に応じて所定の関数に従っ
た出力値（ＶＯ）を補正信号として入力信号（Ｖｌ　）
の符号に対応してその符号を含めて発生する。なお、こ
こでの一定値は、前記例の場合に対応させると、５％の
スリップ状態に対応させることができる。そこで５％を
越えたスリップが発生したときにはじめて関数発生器１
２から補正値が発生するものである。

さて、この関数は、スリップの量に対応してプライドル
ロール３でコントロールできる範囲内に出側の張力Ｔ２
に落とすことができような補正量を発生するものであり
、実験等により得た特性直線（又は曲線）として与えら
れるものである。そしてここで得たスリップに応じた補
正値の信号は、加算器１３と加算器１４にそれぞれ入力
される。

ここで、この加算器１３には、巻戻機２に対する張力設
定器１５　（プライドルロール３０入側の張力Ｔｌに相
当）の設定値の信号が入力されていて、この設定値に対
して符号を含めて関数発生器１２からの補正値を加算す
る。

ところで、スリップは、一般にはプライドルロール３の
速度が金属ストリップ１の送り速度より速くなることが
多く、この場合には、比較器１０の差値が負となる。そ
の結果、その補正値も負となり、加算器１３では、実際
には減算が行われて、目標電流値が小さくなる。

なお、プライドルロール３の速度が金属ストリップ１の
送り速度より速くなる場合のスリップについでは、プラ
イドルロール３が電動機として作用しているもので、式
＋１１でエソクスポネンシャル（ｅ）のプラス側をプラ
イドルロール３の出側の張力Ｔ２が越えて、大きくなっ
ているときである。

このような場合には、プライドルロール３の入側の張力
ＴＩを大きくして、プライドルロール３の出側の張力Ｔ
２を小さくすることにより、式（１）を満足する状態を
作り出すことができる。

さて、１この小さくなった目標電流値が比較器１６に送
出され、そこでタコジェネレータ６ａにより検出された
現在のモータの駆動電流値に対する検出値と比較されて
、その差値に相当する電流値が電流調整器１７に加えら
れる。その結果、対応する駆動電流値がサイリスク駆動
回路１８を経て、モータ１９に送出される。

ここでこのモータ１９に流れている駆動電流は、タコジ
ェネレータ６ａにより検出されて、その検出電流値が比
較器１６に送られ、小さくなった目標電流値と比較され
る。その結果、この小さくなった目標電流値と検出電流
値とが一致する所定の大きさの減少した駆動電流が流れ
ることになる。

すなわち、このように目標電流値が小さくなった場合に
は、モータ１９の駆動電流が設定された目標電流値の減
少に応じて減少する。その結果、モータ１９の回転速度
が遅くなり、プライドルロール３の入側の張力Ｔ１が増
加することになる。

一方、加算器１４に送出されたスリップに応じた補正値
の信号は、加算器１４にてルーパ４に対する張力設定器
２０　（プライドルロール３の出側の張力Ｔ２に相当）
の設定値の信号に加算される。

ここで前記と同様にスリップとし、プライドルロール３
の速度が金属ストリップ１の送り速度より速くなってい
るとすると、比較器１０の差値が負となる。その結果、
その補正値も負となり、加算器１４では、前記と同様に
実際には減算されて、目標電流値が小さくなる。

そして、この目標電流値が比較器２１に送出され、そこ
でタコジェネレータ８ａにより検出された現在のモータ
の駆動電流値に対する検出値と比較されて、その差値に
相当する電流値が電流調整器２２に加えられて、対応す
る駆動電流値がサイリスク駆動回路２３を経て、モータ
２４に送出される。そこで前記と同様に、小さくなった
目標電流値と検出電流値とが一致する所定の大きさの減
少した駆動電流が流れることになる。そこで目標電流値
が小さくなった場合には、このモータ２４の駆動電流が
設定された目標電流値の減少に応じて減少する。その結
果、モータ２４の回転速度が遅くなり、プライドルロー
ル３の出側の張力Ｔ２が減少することになる。

以上の結果、プライドルロール３の入側の張力Ｔ１が増
加し、その出側の張力Ｔ２が減少する。

そこで、プライドルロール３とルーパ４との間に５％を
越えたスリップが発生しても、式（１１の関係が成立し
て、制御装置９で制御できる関係となり、この時点で、
スリップが減少して、金属ストリップ１の速度検出器５
とタコジェネレータ７ａにより検出されるプライドルロ
ール３の金属ストリップ１の送り速度とが等しくなる方
向に移行する。

そこで、スリップが減少して比較器１０の差値が減少し
て、関数発生器１２の補正値が減少する。

その結果、巻戻機２及びルーパ４について、それぞれの
目標電流値に対する減算量が減少して、張力設定器１５
及び張力設定器２０で設定されたもとの目標電流値の方
向に順次戻され行き、スリップ前の定常状態の制御状態
となる。

このようにして、スリップが発生したときには、プライ
ドルロール３の出側の張力Ｔ２を制御装置９で制御でき
る状態に強制的に戻して、強制的にスリップしないよう
な状態を作り出す。その結果、プライドルロール３の出
側の張力Ｔ２を元の設定した状態に再び戻すことが可能
となる。

なお、プライドルロール３と金属ストリップ１との間で
所定以上のスリップが発生しない場合には、関数発生器
１２の補正値は零となり、巻戻機２側の目標電流値もル
ーパ４例の目標電流値も最初に設定した値が維持される
ものである。

ところで、電流調整器１７とサイリスク駆動回路１８と
モータ２０とは、巻戻機２に対する駆動装置６の具体例
の１つであり、電流調整器２２とサイリスタ駆動回路２
３とモータ２４とは、ルーパ４に対する駆動装置８の具
体例の１つである。

さて、以上は、プライドルロール３の速度が金属ストリ
ップ１の送り速度より速くなる場合の制御を中心に説明
しているが、プライドルロール３の速度が金属ストリッ
プ１の送り速度より遅くなる場合のスリップについては
、プライドルロール３が発電機として作用しているもの
で、式（１）でエソクスポネンシャル（ｅ）のマイナス
側をプライドルロール３の出側の張力Ｔ２が越えて、小
さくなっているときである。

このような場合には、プライドルロール３０入側の張力
Ｔ１を小さくして、プライドルロール３の出側の張力Ｔ
２を大きくすることになる。

そこで、前記とは逆に、加算器１３では、張力設定器１
５で設定された目標電流値と関数発生器１２の補正値（
符号は正となる）が加えられて目標電流値が設定値より
大きくなり、巻戻機２の回転が速くなって、プライドル
ロール３の入力側の張力ＴＩが小さくなる。一方、加算
器１４でも同様に張力設定器２０で設定された目標電流
値と関数発生器１２の補正値（符号は正となる）が加え
られて目標電流値が設定値より大きくなり、ルーパ４の
回転速度が速くなって、プライドルロール３の出力側の
張力Ｔ２が大きくなる。

その結果、プライドルロール３の出力側の張力Ｔ２は、
式（１）を満足する状態をなる。

すなわち、この場合は、前記のプライドルロール３が金
属ストリップ１の速度より速くなるスリップの場合と逆
となるので、巻戻機２及びルーパ４の動作は、この場合
、前記のものと逆となる。

以上説明してきたが、実施例では、プライドルロール３
の入側及び出側の張力をともに補正して、プライドルロ
ール３が制御できる状態、すなわち式＋１１を満足する
状態にプライドルロール３の出側の張力を調整している
が、これは、弐（１１に見るごとく、入側及び出側の張
力いずれか一方を制御すれば、式（１）を満足できるの
で、巻戻機２側又はルーパ４側のうちの一方の駆動装置
を制御すればよい。

また、実施例では、第３図に見るごとく、スリップが発
生したときに、制御装置９で制御できる状態に強制的に
戻して、強制的にスリ・ノブしないような状態を作り出
し、プライドルロール３と金属ストリップ１との速度が
等しくなる方向に制御して、プライドルロール３の入側
及び出側の張力を元の設定した状態に再び戻すようにし
ているが、これは、そのスリップの発生状態に応じてあ
らたに制御値が設定されるようにしてもよく、必ずしも
元の状態に戻す必要はない。

要するに、この発明にあっては、所定のスリップ状態に
なったときに、最低限、プライドルロールの出側の張力
をある値に制御できる状態にすればよいものである。

また、実施例では、２本のプライドルロールの張力の関
係に基づき、その張力制御について説明しているが、３
本以上のものとか、複数のプライドルロールを設置した
場合も同様であり、この張力制御方式は、このようなプ
ライドルロール２本のものに限定されないことはもちろ
んである。

さらに、金属ストリップの張力制御を中心に説明してき
たが、この発明は、このような金属ストリップに限定さ
れるものではなく、プライドルロールにより、帯状のシ
ートの送り張力を制御するような張力制御方式一般に適
用できるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から理解できるように、この発明にあうでは
、プライドルロールの回転速度と前記帯状のシートの送
り速度とを比較して、前記帯状のシートと前記プライド
ルロールとが所定のスリップ状態にあるときに、前記プ
ライドルロールの入側又は出側の張力を制御することに
より、前記プライドルロールの出側の張力を前記プライ
ドルロールにより制御できる範囲に入るようにしている
ので、プライドルロールと帯状のシートとの間に所定の
スリップが発生しても、プライドルロールの出側の張力
が制御できる。

その結果、このスリップが発生しない方向に制御でき、
しかも、必要に応じて、元の張力に戻すことができる。

そこで、安定な状態でそのプライドルロールの出側の張
力を制御できることになり、目的とする所定の処理がで
きなくなったり、表面に疵が入ってしまって、処理後の
製品の品質を損なうような問題は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属ストリップに対して表面処理をするこの
発明を通用した連続プロセスラインの入側設備の構成図
、第２図は、その制御装置を中心とした具体的構成を示
すブロック図、第３図は、２本のプライドルロールを使
用する場合のプライドルロールレの入側の張力と出側の
張力との関係を示す説明図である。 １−　金属ストリップ、２−　巻戻機・３　′−プライ
ドルロール、４　−　ルーパ。 ５−　速度検出器、６，７．８−−一駆動装置。 ６ａ、７ａ、８ａ−−一タコシエネレータ。 ９−　制御装置、１０，１５．２１　−　比較器。 １２−　関数発生器、１３．１４　−　加算器。 １７．２２−　電流調整器。 １８．２３−　サイリスタ駆動回路。 １９、　２４　−　モータ。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　森　哲也 弁理士　内藤　嘉昭 弁理士　清水　正 弁理士　掘出　信是

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状のシートの送り張力をプライドルロールによ
   り制御する張力制御方式において、プライドルロールの
   回転速度と前記帯状のシートの送り速度とを比較して、
   前記帯状のシートと前記プライドルロールとが所定のス
   リップ状態にあるときに、前記プライドルロールの入側
   又は出側の張力を制御することにより、前記プライドル
   ロールの出側の張力を前記プライドルロールにより制御
   できる範囲に入るようにすることを特徴とする張力制御
   方式。
2. （２）帯状のシートは金属ストリップであり、あらかじ
   め設定された所定以上のスリップ状態にあるときに前記
   プライドルロールの前後に配置された前記金属ストリッ
   プの送り装置の少なくとも一方を制御することにより、
   前記プライドルロールの出側の張力を前記プライドルロ
   ールにより制御できる範囲に入れて、このプライドルロ
   ールの出側の張力をあらかじめ設定れた張力に戻す制御
   をすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の張
   力制御方式。