JPS602930B2 - 張力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄綱等の圧延設備において、タンデム圧延を行
なうために用いる張力制御装置に関する。

タンデム圧延は第１図に示すように圧延材１を少なくと
も２台の圧延機２，３に同時に噛み込んだ状態で圧延を
行なう。

したがってこのタンデム圧延では上流側圧延機２の出側
材料速度と下流側圧延機３の入側材料速度に不平衡を生
じると圧延材１に張力、あるいは圧縮力が作用する。そ
してこの張力あるいは圧縮力を制御するのが張力制御で
あり、圧延機２，３のロール回転数を制御して目標張力
を維持することが一般に行なわれている。このような張
力制御の方式には種々のものがあるがその一例として圧
延トルクメモリ一方式、すなわち圧延機３を基準回転数
で回転させ、圧延機２のロール駆動用直流電動機５の速
度を制御するものについて説明する。

この場合、圧延機２のロール駆動用電動機５に働く圧延
トルクＧｒ（ｋ９−仇）は、圧延機２と電動機５とのギ
ャ比を１：１とすると次の０１式で与えられる。Ｇｒ＝
Ｋ．ｏ・ａ−Ｋ２群−（Ｋ３Ｎ十Ｋ４）．・・．・・【
１’ただしぐ：電動機界磁磁束〔ｗｂ〕ｌａ：電動機電
機子電流〔Ａ〕 Ｎ：電動機回転速度〔ｒｐｍ〕 ｄＮ／ｄｔ：加減遠率〔ｒｐｍ／ｓｅｃ〕Ｋｏ〜Ｋ４：
定数 【１１式の第１項は電動機出力トルク、第２項は加速ト
ルク、第３項はロストルクを表わす。

今、圧延材１が圧延機２には噛み込まれ、圧延機３には
いまだ噛み込まれていないときの圧延トルクＧｒを‘１
ー式により求めれば、この圧延トルクＧｒは無張力状態
における電動機５の圧延トルクであって、これを無張力
時圧延トルク仇ｍとする。タンヂム圧延中に圧延機２．
３間において圧延材１に働く全張力Ｔ〔ｋ９〕は圧延機
２の圧延ロール半径をＲ〔ｍ〕とすれば次の■式で与え
られる。Ｔ＝ＧｏｍＲ−Ｇｒ．．．．．．【２ー 第２図は圧延トルクメモリ一方式のブロック線図で圧延
トルク演算回路１１では圧延機２のロール駆動用電動機
５の電機子電流ｌａ、界磁磁束０、回転数Ｎを入力して
【１ー式により圧延機２の圧延トルクＧｒを演算する。

そしてこの圧延トルクＧｒを圧延トルクメモリー回路１
２へ与え圧延材１が圧延機３に噛み込む前の圧延トルク
Ｇｒを無張力時の圧延トルクＷｍとしてメモリする。タ
ンデム圧延中においては、圧延トルク差演算回路１３に
より圧延トルク演算回路１１の出力である圧延トルクＧ
ｒと圧延トルメモリー回路１２の出力である無張力時圧
延トルク仇ｍとの差仇ｍ‐Ｇｒを演算しこの演算値と圧
延機２の圧延ロール半径Ｒを張力演算回路１４に入力す
る。そして圧延材１に働く全張力Ｔを‘２〕式により演
算する。そしてこの全張力Ｔをユニット張力演算回路１
５へ与え張力演算回路１４の出力である圧延材１に働く
全張力Ｔと圧延機２，３間の圧延材１の断面積Ａとを入
力として圧延材１に働く単位面積当りの張力（以下ユニ
ット張力という）△Ｔを演算する。さらにユニット張力
偏差演算回路１６では、圧延材１に働くユニット張力△
Ｔを目標ユニット張力△Ｔｒｅｆと比較し、その偏差△
Ｔ−△Ｔｒｅｆを求める。そして比例積分制御回路１７
で偏差△Ｔ−△Ｔｒｅｆに比例積分演算を行ない、すな
わちＫ５，Ｋ６を定数として次の【３｝式の演算を行な
う速度補正信号△Ｎを得る。△Ｎ＝Ｋ５（△Ｔ−△Ｔｒ
ｅｆ） 十Ｋノ（△Ｔ−△Ｔｒｅｆ）ｄｔ……【３｝そしてこの
速度補正信号△Ｎを圧延機の速度制御装置へ与える。

速度制御装置では与えられた速度補正信号を速度基準信
号に加えてその和信中によって電動機５の速度を制御す
る。すなわち、偏差△Ｔ−△Ｔｒｅｆ＞０の場合は電動
機５の速度を増加して張力を減少させ、逆に上記偏差△
Ｔ−△Ｔｒｅｆ＜０の場合は電動機５の速度を減少して
張力を増加するようにしている。このように電動機５の
速度制御を行なうことにより圧延材１の張力を目標値に
保つように張力制御を行なうようにしている。以上は圧
延トルクメモリー方式について説明したが、その他の張
力制御方式にあっても圧延材１のユニット張力を得る方
法に相違を有するもののユニット張力から速度補正信号
△Ｎを得る方法は大略同様である。

したがって、一般に張力制御袋魔は、第３図に示すよう
に圧延材に働くユニット張力△Ｔを検出するユニット張
力検出回路２１を設けている。なおこのユニット張力検
出回路２１は第２図に示す圧延トルクメモリ一方式では
−点鎖線で囲んだ圧延トルク演算回路１１、圧延トルク
メモリー回路１２、圧延トルク差演算回路１３、張力演
算回路１４およびユニット張力演算回路に相当する。そ
して上記ユニット張力検出回路２１によって検出したユ
ニット張力△Ｔを目標ユニット張力△Ｔてｅｆと比較し
てユニット張力偏差△Ｔ−△Ｔｒｅｆを得、これに比例
積分演算を加えて速度補正信号△Ｎを出力する速度補正
信号演算回路２２とを組合せたものである。なおこの速
度補正信号演算回路２２は第２図のユニット張力偏差演
算回路１６および比例積分制御回路１７に相当する。と
ころで第４図に示すユニット張力△Ｔと圧延トルクＧｒ
との関係を示すグラフのようにユニット張力△Ｔの負の
領域では【２｝式が成立しないので、ユニット張力△Ｔ
の変化分に比して圧延トルクＧｒの変化分は小さくなる
。

さらに圧延機２，３間にループが発生するとユニット張
力△Ｔと圧延トルクＧｒとは、圧延機２の出側材料速度
と圧延材３の入側材料速度との関係、あるいはループ量
とは無関係に略一定になる。したがって、従来の張力制
御方式では、第５図に実線で示すようにユニット張力△
Ｔの正の場合、すなわち圧延材１に張力が働いていると
きは、張力制御系のゲインは一定となる。

したがってユニット張力△Ｔの変化に応じて圧延機２の
駆動用電動機５の速度を制御し、ユニット張力△Ｔが目
標ユニット張力△Ｔｒｅｆとなるように張力制御を行な
い張力制御装置は所要の機能を発揮することができ、し
かしながら第５図に一点鎖線で示すようにユニット張力
△Ｔがひとたび負になると、すなわち圧延材１に圧縮力
が働くようになると、ユニット張力△Ｔの変化分に比較
して圧延トルクＧｒの変化分が小さくなるため張力制御
系のゲインが低くなって張力制御の応答が遅くなる。し
たがってこのような場合ユニット張力△Ｔが目標ユニッ
ト張力△Ｔｒｅｆに回復する所要時間が長くなりそれに
よって圧延材１に圧縮力の作用する時間が長くなり、つ
いにはループを発生して適切な制御をできなくなり異常
ループが発生して危険な状態となる。したがって、従来
の張力制御方式では、目標ユニット張力△Ｔｒｅｆをあ
まり低く設定することは問題があり、このため圧延材の
寸法、形状等の関係で目標ユニット張力を低く設定する
用途には使用できない欠点があった。本発明は上記の事
情に鑑みてなされたものでユニット張力が所定の低限値
以下になった場合は速やかに張力を増大させるように圧
延機の速度を制御する補助速度補正信号を発生して、こ
の補助速度補正信号をユニット張力と目標ユニット張力
との差を比例積分して得た速度補正信号に軍畳してその
合成信号により電動機の速度制御を行ない、異常ループ
の発生を防止するようにした張力制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を第３図と同一部分に同一符号を
付与して第６図に示すブロック線図を参照して詳細に説
明する。すなわち、第６図において一」点鎖線で囲んだ
部分は第３図に示す従来の張力制御装置と略同様に構成
されている。図中２１は圧延機２，３相互間において、
圧延材１に働くユニット張力△Ｔを検出するユニット張
力検出回路である。２２はユニット張力検出回路２１に
よって検出されたユニット張力△Ｔを目標ユニット張力
Ｔｒｅｆと比較して偏差を求めこの偏差に比例積分演算
を加えて主速度補正信号△Ｎを出力する速度補正信号演
算回路である。

３１はユニット張力比較回路で、ユニット張力検出回路
２１から出力されるユニット張力△Ｔを与えられ、この
ユニット張力△Ｔを目標ユニット張力△Ｔｒｅｆよりも
低い所定の第１の設定張力△Ｔ，およびこの第１の設定
張力△Ｔ，よりも高く目標ユニット張力△Ｔｒｅｆより
も低い所定の第２の設定張力△Ｔ２と比較してこの相互
の大小関係により比較出力を得る。

すなわち次の‘４｝式の成立する場合は第１の比較出力
を得る。△ＴＳ△Ｔ， ……
【４１また次の■式の成立する場合は第２の比較出力を
得る。

△ＴＳ△Ｔ２ ……｛
５１そして３２は上記比較出力に応じて補正速度補正信
号△ＮＡを発生する補助速度補正信号発生回路である。

補助速度補正信号発生回路３２は−旦、第１の比較出力
を与えられると補助速度補正信号△ＮＡを時間に対して
一定割合で増加させる。そしてユニット張力△Ｔが第２
の設定値△Ｔ２まで増大し、第２の比較出力を与えられ
ると当該時点の補助速度補正信号△ＮＡの値を保持する
。そしてこの後、再びユニット張力△Ｔが第１の設定値
△Ｔ，以下に減少するとユニット張力△Ｔが第２の設定
値△Ｔ２に達するまで補助速度補正信号△ＮＡを時間に
対して一定割合で増加させる。そしてユニット張力△Ｔ
が第２の設定値△Ｔ２まで増大し、第２の比較出力を与
えられると、当該時点の補助速度補正信号△ＮＡの値を
保持する。なおこの補助速度補正信号△ＮＡは圧延材１
の後端が圧延機２を抜けることによりクリアーされ０に
なる。そして上記補助速度補正信号△ＮＡおよび主速度
補正信号△Ｎを速度補正量演算回路３３へ与へその差分
の合成速度補正信号△Ｎ−△ＮＡを得る。この合成速度
補正信号△Ｎ−△ＮＡは速度基準の補正分として圧延機
２のロール駆動用電動機５の速度制御装置へ与えて速度
制御を行なう。そしてユニット張力比較回路３１および
補助速度補正信号発生回路３２により所定の傾きの階段
状の補助速度補正信号△ＮＡを得る補助速度補正回路２
３を構成するようにしている。このような張力制御装置
の制御を第７図の信号線図を参照して説明する。

なおａはユニット張力△Ｔ、ｂは補助速度補正信号△Ｎ
Ａ、ｃは主速度補正信号△Ｎ、ｄは合成速度補正信号△
Ｎ−△ＮＡである。ここでユニット張力△Ｔが時亥Ｕｔ
，において第１の設定値△Ｔ，以下になると、補助速度
補正信号△ＮＡは時間に対して一定の割合で増加する。
そして時刻ｔ２でユニット張力△Ｔが第２の設定値△Ｔ
２まで復帰すると、補助速度補正信号△ＮＡは当該時点
の値を保持する。また時刻ｔ３においてユニット張力△
Ｔが再び第１の設定値△Ｔ，以下になると補助速度補正
信号△ＮＡは時間に対して一定の割合で再び増加する。
そしてユニット張力△Ｔが時刻ｔ４で第２の設定値△Ｔ
２まで復帰すると補助速度補正信号△ＮＡは当該時点の
値を保持する。以後ユニット張力△Ｔが第１の設定値△
Ｔ，以下になる毎に上述の動作を繰り返す。そして補助
速度補正信号△ＮＡは主速度補正信号△Ｎに重畳されて
合成速度補正信号△Ｎ‐△ＮＡを得、これを電動機５の
速度制御装置へ供給する。しかして、上記補助速度補正
信号△ＮＡの増大によって合成速度補正信号△Ｎ‐△Ｎ
Ａの値は４・さくなり電動機５は減速される。したがっ
て圧延材１に作用する張力が増加し、圧延材１に圧縮力
の作用するような状況を回避し異常ループの発生等を防
止することができる。なお本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、たとえば第１，第２の設定値△Ｔ，
，△Ｔ２は等しい値としてもよいし、この値を適宜に可
変するようにしてもよい。

また上記実施例は第１の比較出力に応動して補助速度補
正信号△ＮＡを−定の割合で増加させるようにしている
が、この増加割合を可変するようにしてもよい。さらに
上記実施例では下流側圧延機３を基準圧延機として、上
流側圧延機２のロール駆動用電動機５の速度を補正して
張力制御を行なうようにしているが、逆に上流側圧延機
２を基準圧延機とし下流側圧延機３のロール駆動用電動
機の速度を補正するようにしてもよい。また３台以上の
圧延機でタンダム圧延を行なう場合に、その特定の１台
を基準圧延機とし他の圧延機のロール駆動用電動機の速
度制御を行なうようにしてもよい。さらに圧延材に作用
する張力は演算を行なわず直接検出するようにしてもよ
いし、圧延材に働く全張力を全張力目標値と比較してこ
の全張力を全張力目標値になるように制御を行なっても
よい。以上詳述したように本発明によれば圧延材にルー
プが発生するようなことがなく、万一ループが発生した
としてもこれを速やかに除去し、異常ループの発生を防
止することができ、しかも目機張力を低く設定すること
ができ圧延材の寸法、形状等に応じて適切な張力制御を
行なうことができる張力制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタンダム圧延機の概略構成図、第２図は従来の
圧延トルクメモリ方式における張力制御のブロック線図
、第３図は従来の一般的な張力制御装置のブロック線図
、第４図は従来装置におけるユニット張力と圧延トルク
との関係を示すグラフ、第５図は従釆装置におけるユニ
ット張力の時間的変化を示すグラフ、第６図は本発明の
一実施例の張力制御装置のブロック線図、第７図ａ，ｂ
，ｃ，ｄは上記実施例の動作を説明する信号線図である
。 １・・・圧延材、２，３・・・圧延機、５・・・ロール
駆動用電動機、１１・・・圧延トルク演算回路、１２・
・・圧延トルクメモリ回路、１３・・・圧延トルク差演
算回路、１４…張力演算回路、１５・・・ユニット張力
演算回路、１６・・・ユニット張力偏差、１７・・・比
例積分制御回路、２１・・・ユニット張力検出回路、２
２・・・速度補正信号演算回路、２３・・・補助速度補
正回路、３１・・・ユニット張力比較回路、３２・・・
補助速度補正信号発生回路、３３・・・速度補正量演算
回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タンデム圧延装置の圧延機相互間において圧延材に
   作用する張力を検出するユニツト張力検出回路と、この
   ユニツト張力検出回路の検出したユニツト張力を目標ユ
   ニツト張力と比較して偏差を得、これに比例積分演算を
   行なって主速度補正信号を得る速度補正信号演算回路と
   、上記ユニツト張力が上記目標ユニツト張力よりも低い
   予め設定した設定値以下になった時点から上記ユニツト
   張力が上記目標ユニツト張力より低く上記予め設定した
   設定値より高い予め設定した設定値になるまで補助速度
   信号を出力する補述速度補正回路と、上記手速度補正信
   号に上記補助速度補正信号を合成して合成速度補正信号
   を得上記圧延機の電動機の速度制御装置へ与える速度補
   正量演算回路とを具備する張力制御装置。