JPS6281210A - ル−パ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、鋼板等を連続的に圧延する連続圧延機の相隣
る二つの圧延スタンド間で圧延材の張力を制御するルー
パ装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 連続圧延機において、各圧延スタンド間で圧延材の張力
を目標値に精度良く制御することは、製品の板厚、板幅
等の品質精度の向上や操業の安定化を図る上で必要であ
る。

この圧延材の張力を制御するものにルーパ装置がある。

このルーパ装置は、第４図に示されるように、上流側、
下流側圧延スタンド、２の間の圧延材３をルーパロール
４と呼ばれるロールで押し上げてその張り具合を変える
ことによりその張力σを変化させるものである９通常、
ルーパロール４はルーパ軸５と呼ばれるシャフトに支持
されたルーパアーム６と呼ばれるアームの先端に取付け
られており、ルーパ軸５は減速ギヤ７を介してルーパ駆
動モータ８と呼ばれるトルクモータの駆動軸に連結され
ている。そして、このルーパ装置はルーパ駆動モータ８
によってルーパ軸５を回転駆動してルーパアーム６の角
度、つまりルーパ角度θを変えることにより、ルーパロ
ール４の高さ、つまりルーパ位置を変化させることがで
きる。

このようなルーパ装置を用いて圧延材３の張力σを制御
する場合（以下、このような制御を行なう系をルーパ制
御系という）、通常、制御１ｆｆｉとしては張力σとル
ーパ角度θ（又はルーパ位置）とがあり、操作量として
は圧延ロール周速■とルーパ駆動モータ８の回転速度ω
（又は電機子電流Ｉ）とがあり、これらの制御量と操作
量との組合わせには２通りがある。即ち、圧延材３の張
力σを上記電機子電流（以下、ルーパ電流という）■で
制御し、ルーパ角度θを圧延ロール周速■により制御す
る場合と、張力σを圧延ロール周速■で制御し、ルーパ
角度θを上記回転速度（以下、ルーパ〜　速度という）
ωで制御する場合とがある。

第４図はこの後者のルーパ制御系の一構成例を示すもの
で、圧延材３の張力σは張力検出器って検出されて張力
制御演算器１０に入力される。この張力制御演算器１０
は張力σと張力設定器１１からの張力基準σ　　とを比
較し、その偏差を比ｅｆ 例積分して圧延ロール速度制御装置１２へ速度基準補償
量Ｖ　　として出力する。圧延ロール速度ａｆ 制御装置１２は圧延ロール駆動モータ１３の速度を速度
基準補償ｌｖ　　　だけ変化させてモータｅｆ １３に連結された上流側圧延ロール１ａの周速Ｖを制御
する。これにより、上流側圧延スタンド１の出側材速と
下流側圧延スタンド２の入側材速との速度差により生じ
る張力σが張力基準σ、８．に等しくなるように制御さ
れる。

また、もう一方の制御Ｒであるルーパ角度θは角度検出
器１４で検出されてルーパ位置制御装置１５に入力され
る。このルーパ位置制御装置１５はルーパ角度θとルー
パ角度設定器１６からのルーパ角度基準θ　　とを比較
し、その偏差を比例ｅｆ 積分してルーパ速度制御装置１７ヘルーパ速度基準ω、
。ｆとして出力する。ルーパ速度制御装置１７はルーパ
速度基準ω、。ｆと速度検出器１８で検出されたルーパ
速度ωとを比較し、その偏差を比例積分してルーパ電流
制御装置１９ヘルーパ電流基準Ｉ　　として出力する。

ルーパ電流制御袋ｅｆ 置１９はルーパ電流基準Ｉ　　の変化に応じてルｅｆ −パ駆動モータ８を回転させて減速ギヤ７を介しルーパ
軸５を動かして、ルーパ角度θをルーパ角度Ｍ準θ、。

、に等しくなるように制御する。

ところで、このようなルーパ制御系の制御量たるルーパ
角度θと圧延材３の張力σとは互いに干渉し合う関係に
ある。この関係を第２図に示す上記ルーパ制御系の制御
ブロック図により説明すると、上流側圧延ロール１ａの
周速■に外乱が発生ずると、これに起因して両圧延スタ
ンド、２間の圧延材３の長さ、つまりループ長ρが変化
し、その張力σが変動する。この張力変動はルーパロー
ル４、ルーパアーム６、ルーパ軸５、減速ギヤ７の伝達
関数に相当する張力・トルク変換項２０を介してルーパ
駆動モータ８の負荷トルクＴ、を変動さＵ゛、その結果
ルーパ角度θの変動を引き起こず。そして、このルーパ
角度θの変動はルーパ角度・ルーパ艮変換項２１を介し
てループ長ｐを変化させ、その結果圧延材３の張力σを
変動させる。

ここで、圧延材３の張力σとルーパ駆動モータ８の負荷
トルクＴ、との関係を（１）式に示す。

Ｔ、＝ＡＦ　　θ　　　　・・・・・・・・・（１）但
し、Ａ　：圧延材断面積　　　　　（ＴＩｔ〕Ｆ３：張
力・ルーパモーター〜ルク変換係数（Ｎ　ｍ　／　Ｋｇ
） ここで、Ｆ３は（２）式で表わされる。

し ・・・・・・・・・　（２） 但し、ｑ：重力加速度　　　　　　（ｍ／ｓ２　）Ｒ：
ルーパアーム６の長さ　（ｍ） Ｇ：ルーパ軸側ギヤの歯数をモータ側ギＶの歯数で除し
たギヤ比 α、β：圧延材３とパスラインとの角度（ｄｅ（］） よって、（１）式は（３）式のように書き換えられる。

・・・・・・・・・　（３） また、ルーパ駆動モータ８の出力トルクＴとルーパ電流
Ｉとの関係は（４）式で表わされる。

■ ■＝□　　　　　　・・・・・・・・・・・・（４）の 但し、Φ：ルーパ駆動モータ８のトルク係数（Ｎｍ／Ａ
） ここで、出力トルク下＝Ω荷トルク丁、として、（４）
式に（３）式を代入でれば、ある張力σにおいて出力ト
ルクＴと負荷トルクＴ、とがつり合ってルーパ制御系が
静止している状態におけるルーパ電流１の値Ｉ（、を示
す（５）式が得られる。

この（ｂ）式において、σ＝σ、。「、θ＝θ、。ｆと
ずれば、張力σが張力基準σ、。１で一定に保たれでル
ーパ制御系が静止している状態におけるルーパ電流ｌの
値、つまりルーパ電流基準Ｉ、。ｆのうち張力に起因す
る分（以下、張力弁ルーパ電流基準という）Ｉ（ｙ、。

ｒを示す（６）式が得られる。

−５ｉｎ（θ　　　−α）　〕　　・・・　（６）ａｔ 従来においては、ルーパ装置の各部の機械寸法は固定的
であるため、（６）式の右辺のＱ、Ｒ。

Ｇは定数である。従って、張力弁ルーパ電流基準１ｃｒ
、ｒ。ｆは圧延材断面積Ａとルーパ角度基準θ　　によ
り変動する値であり、特に圧延材断面ｅｆ １１’ｉＡにより大きく変動する。即ち、この張力分ル
ーパ電流Ｍ準■。、ｒｅｆは圧延材３が極薄幅狭材の場
合には小さく（例えば、ルーパ駆動モータ８の定格の２
０％）、逆に極厚幅広材の場合には定格の　１００％近
い値になることがある。つまり、極厚幅広材の場合には
、ルーパ電流基準Ｉ、。ｆは制御系が静止している状態
ですでに定格の１００％近い値に達してしまう場合があ
る。従って、前述のように外乱が発生した場合には、電
流基準［は外乱に対し追従するために動的に変化しｒｅ
［ て時には定格の１５０％近くにも達してしまい、過電流
でモータ保′ｆＪ機能が働き強制的に零に落されてしま
う場合も生じていた。また、このようなルーパ電流基準
Ｉ　　の大幅な変動は、ルーパ軸ｅｆ 動［−夕８の制御性の低下とモータ寿命の短縮及び保守
点検回数の増加をもたら寸といった問題もあった。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みなされたもので、圧延材のナイス変
更に起因したルーパ電流基準の大幅な変動を抑制しうる
ルーパ装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要） 上記目的を達成するために、本発明はルーパアームが支
持されたルーパ軸とこのルーパ軸を回転駒ｅ’ｌるルー
パ駆動モータの駆動軸とを変速装置を介して連結すると
ともに、この変速装置の変速率を圧延材のサイズに対応
して可変設定する変速率設定装置を設りたものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１〜３図を参照して本発明に係るルーパ装置の
一実施例を説明する。尚、第、２図において前掲第４図
と同一物には同一符号を付し説明を省略する。

第１図は第４図と同様の制御系に本実施例を適用した場
合の制御系全体の構成を示すブロック線図である。同図
に示すように、本実施例ではルーパ軸５とルーパ駆動モ
ータ８の駆動軸とは無段変速機２２を介して連結されて
おり、この無段変速機２２には変速率設定装置２３が接
続されている。

この変速率側ｔＩｌ装置２３は、図示しないメイン計惇
機から圧延スケジュールに合わせて送られて来る圧延材
３の断面積Ａに対応して無段変速機２２の変速率Ｇ′を
設定する。尚、この変速率Ｇ′は従来装置における減速
ギヤ７のギヤ比Ｇに相当するものである。変速率制御装
置２３は、例えば断面積Ａ／ｆｉ最小値のとぎ変速率Ｇ
′−１と設定し、断面ＭＡが大きくなるに従いこれに比
例して変速率Ｇ′も大きくなるように設定する。より一
般的には、（７）式を関係を満たすように変速率Ｇ′を
設定する。。

−＝　Ｋ　　　　　　　・・・・・・・・・（７）Ｇ′ 但し、Ｋ、：定数 これにより、前記（６）式で示される張力分ルーパ電流
基準！　　　は（８）式に書き換えるこσ、ｒｃｆ とができる。

−５ｉｎ（θｒｅｆ−α）〕　　・・・・・・（８）つ
まり、張力分ルーパ電流基準■。、ｒａｆは圧延材３の
１ノイズに関係なく一定値に保持されることになる。よ
って、外乱によりルーパ電流基準Ｉ、。ｆが動的に変動
する場合の変動範囲は（８）式で示される値の周辺の比
較的狭い範囲に限られることになる。従って、ルーパ電
流制ｔｔＯ装置１９のチューニングが容易になって粘度
の高い制御が可能になるとともに、ルーパ駆動モータ８
の寿命が伸びその保守点検回数も減少さけることができ
るようになる。

また、第２図に示されるように、張力σの変動に起因す
るルーパ駆動モータ８の負荷１−ルクＴ。

の変動は、トルク・ルーパ速度変換項２４とルーパ速度
・ルーパ角度変換項２５を順に介してルーパ角度θの変
動も生じさせるが、この負荷トルクＴ、の変動Δ丁、と
ルーパ角度θの変動Δθとの関係は（９）式で表わされ
る。

ここで、ＫＪはそれぞれ（１０）、（１１）θ・ 式で表わされる。

但し、Ｋθ：ルーパ角度変換係数（ｄｃｇ／ｒａｄ　）
Ｊ　：ルーパ駆動モータ８の駆動軸回りに換算したルー
パ装置の全慣性モーメ ントＣＫｃｔ麓〕 ＪＨ：ルーパ駆′動モータ８の慣性モーメント（駆動軸
回り）ＣＫｙｒｄ） Ｊ［：ルーパロール４及びルーパアーム６の慣性モーメ
ント（ルーパ軸回り） 〔Ｋび尻〕 従って、（９）式は（１２）式のよう、に書き換えられ
る。

・・・・・・・・・（１２） この（１２）式の右辺のΔＴ、は、前記（３）式から、 −５ｉｎ（θ−α）〕Δσ　　・・・・・・（１３）但
し、Δσ：張力σの変動 で表わされる。よって、この（１３）式を（１２）式に
代入すると張力σの変動Δσとルーパ角度θの変動Δθ
との関係を示す（１４）式が得られる。

１８ＣＩＲＡ （５ｉｎ（θ＋β）−ｓｉｎ（θ−α））△σ・・・・
・・　（１４） ここで、圧延材３の断面積Ａに比例してギヤ比Ｇを可変
設定する（７）式の関係を（１４）式に代入すると（１
５）式が得られる。

（５ｉｎ（θ＋β）−ｓｉｎ（θ−α））Δσ・・・・
・・（１５） この（１５）式の右辺のＫＧ’　／　（ＪＬ　＋Ｇ’　
　Ｊ）ｌ）は、第３図に示されるようにＧ’　＝Ｌｌ［
／ＪＦｌ）　　　で最大値をとり、この値より変速率Ｇ
′を大きくしてやる程、小さい値になりで行く。つまり
、変速率Ｇ′を大きくしてやる程、張力σの変動Δσが
ルーパ角度０の変動Δθに影Ｗ　ｖる割合が小さくなる
。従って、本実施例によれば、断面積Ａが大きくなるに
従いこれに比例して変速率Ｇ′を大ぎく設定するように
しているので、従来のギヤ比Ｇを固定的に設定していた
場合に（１４）式から判るように断面積Ａの増大に伴い
張力変動Δσのルーパ角度変動Δθへの影響の度合も増
大していたのに対し、逆にこの影響を小さくすることが
できるという効果も得られる。

尚、本実施例においては変速率Ｇ′が圧延材３の断面積
Ａに比例するように設定する場合について説明したが、
このＪ：うな設定方法だけに限られるわけではなくこれ
に準する他の関数を用いてもよいことは勿論である。ま
た、無段変速義２２の代りに多段変速機を用いてもある
程度の効果は得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ルーパ軸とルー
パ駆動モータの駆動軸とを変速装置を介して連結し、こ
の変速装置の変速率を圧延材のサイズに対応して可変設
定できるようにしているため、圧延材のサイズ変更に起
因するルーパ電流の変動を抑制することが可能になり、
よってルーパ駆動モータの制御性の向上とモータ保守点
検回数の低減を図ることができるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るルーパ装置の一実施例を用いたル
ーパ制御系の一例を示すブロック線図、第２図は同ルー
パ制御系の制御ブロック図、第３図は同ルーパ制御系に
おける張力変動がルーパ角変動へ及ぼす影響の変速率に
関する傾向線図、第４図は従来のルーパ装置を用いた第
１図と同様のルーパ制御系を承りブロック線図である。 １・・・上流側圧延スタンド、１ａ・・・上流側圧延ロ
ール、２・・・下流側圧延スタンド、３・・・圧延材、
４・・・ルーパロール、５・・・ルーパ軸、６・・・ル
ーパアーム、７・・・減速ギヤ、８・・・ルーパ駆動モ
ータ、９・・・張力検出器、１０・・・張力制御演韓器
、１１・・・張力設定器、１２・・・圧延ロール速度制
御装置、１３・・・圧延ロール駆軸モータ、１４・・・
角度検出器、１５・・・ルーパ位置制御装置、１６・・
・ルーパ角度設定器、１７・・・ルーパ速度制御装置、
１８・・・速度検出器、１９・・・ルーパ電流制御装置
、２０・・・張力・トルク変換項、２１・・・ルーパ角
度・ループ長変換項、２２・・・無段変速機、２３・・
・変速率設定装置、２４・・・トルク・ルーパ速度変換
項、２５・・・ルーパ速度・ルーパ角度変換項。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 相隣る２つの圧延スタンド間の圧延材に張力をかけるた
   めのルーパロールと、このルーパロールが取付けられた
   ルーパアームと、このルーパアームが支持されたルーパ
   軸と、このルーパ軸を回転駆動するためのルーパ駆動モ
   ータとを有するルーパ装置において、 前記ルーパ軸と前記ルーパ駆動モータの駆動軸とを連結
   する変速装置と、この変速装置の変速率を前記圧延材の
   サイズに対応して可変設定する変速率設定装置とを設け
   たことを特徴とするルーパ装置。