JPS646844B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホツトストリツプミルのダウンコイ
ラーにおけるラツパーロールの制御装置に関する
ものである。 〔従来の技術〕 近年、ダウンコイラーに対する要求は増々厳し
いものになつてきており、製品コイルの大型化、
極厚板（板厚25mm以上）の巻取り、又高速度での
巻取り、更に熱間降伏点の高い材料（高張力鋼
等）の巻取り等、苛酷な要求がなされている。 マンドレルへの巻取り開始時にストリツプ先端
がラツパーロール部を通過する際に生ずる衝撃
力、或いは巻取り中にストリツプの先端ラツプ部
（段差部或いは重なり部とも言う）がラツパーロ
ール部を通過する際生ずる衝撃力は、上記諸条件
の下では非常に大きなものとなる。このため、機
械系に破損が生じたり、巻取られるストリツプに
疵が生じたり、巻形状が悪くなる等の不利益が生
じている。 従来のダウンコイラーのラツパーロールでは、
上述の衝撃力を緩和する対策として、第７図に示
すように、空気圧シリンダｊのロツドｉに接続さ
れたアームｅとラツパーロールｃの軸受部ｄとの
間に緩衝ばねｆを入れ、マンドレルｂに巻取られ
るストリツプａの先端がラツパーロールｃとマン
ドレルｂとの間に噛込まれる時、或いは２巻目以
降の段差部がラツパーロールｃ部を通過すると
き、緩衝ばねｆにより衝撃を緩和させることが行
われていた。尚ｇはストツパー、ｈはラツパーロ
ールｃとマンドレルｂ間の初期ギヤツプを設定す
るテンシヨンロツド、ｋはエプロンガイドであ
る。 この方式は、ラツパーロールｃ機械系の大きな
質量を分離すると言う点からは意義があるが、緩
衝ばねｆに緩衝作用をさせるためには、ばね定
数、ストローク等の問題があり、容易ではない。
例えば、ばね定数は巻取られるストリツプａの厚
み、巻取り速度によつて可変にする必要がある。
又現状の機械構造からは取り得るストロークにも
限界がある。従つて、予め大きな衝撃力を想定し
て、アームｅを大型化して機械強度を維持し、ま
た、定期的に大掛りな保守作業を行なつた機械系
を保持しているのが実情である。又ストリツプａ
への叩き疵、巻形状の悪化に対しては特別の対策
は採られていない。 そこで最近、第８図に示す如く、従来の緩衝ば
ねと空気圧シリンダを利用する代りに油圧シリン
ダ５を用い、該油圧シリンダ５のピストンロツド
６をアーム４に連結し、油圧によりアーム４の位
置を自由に制御する新しい型の油圧式ダウンコイ
ラーが考えられた。即ち、アーム４を支持する回
転軸７に角度検出器１５を連結してラツパーロー
ル３の位置を検出するようにし（第８図におい
て、ラツパーロール３の位置ｘは、検出器１５に
よつて検出された角度をθとすると、ｘ＝lθで求
められる。ｌはラツパーロール３と回転軸７との
間の距離である。）、この検出した値と予め設定し
た位置の設定値９とを演算装置１０で比較演算
し、差があるとこの偏差信号をサーボ弁１１へ送
り配管１２，１３を介して油圧シリンダ５へ供給
される圧油を制御し、油圧シリンダ５のピストン
ロツド６を動かしてラツパーロール３の位置を変
えるようにする。１はストリツプ、２はマンドレ
ルである。 これを実現するためには、ロール位置を制御す
る電気油圧サーボ系の応答が充分に速い必要があ
るが、単にラツパーロール３の位置信号をフイー
ドバツクする制御方式では、応答を速くするため
には機械系の剛性を充分に大きくしてラツパーロ
ール系の固有振動数を高くしておかなければなら
ない。即ち、このような構造の装置は、アーム
４、ラツパーロール３、ピストンロツド６等を主
要な質量とし、油圧シリンダ５中の液体をばねと
する「ばね−質量系」を構成するので機械系固有
の動数を持つことになる。 このような系を上述の方法で制御した場合に、
制御の応答速度を速くしようとしても機械系の固
有振動数に近い周波数では制御ループ中の信号の
位相遅れが大きくなり、無理に応答を速くしよう
としても制御系が発振をしてしまう。このため制
御の応答速度は機械系の固有振動数により制約を
受けることになる。 機械の固有振動数を高くするためには、質量を
減ずるか或いは液体のばね定数を増す必要がある
が、強度上の理由から質量を減ずることは容易に
はできず、又液体のばね定数を増すためにはシリ
ンダ５の有効断面積を増したり、ピストンロツド
６と回転軸７との距離、即ちモーメントアームを
増加させなければならない。しかしシリンダ５の
有効断面積を増すと、液体の消費量が増加するた
めサーボ弁１１の容量、油圧ポンプ容量を必要以
上に増大させなければならず全くの、無駄となつ
てしまう。又モーメントアームは種々の機器の設
計上の制約があるので通常は任意に大きくするこ
とはできない。 従つて、実用上許容される経済性を考慮する限
り、機械系の固有振動数を充分に大きくする容易
な手段はないと言うことができる。 第８図に示した油圧式ダウンコイラーの電気油
圧サーボ系のブロツク線図を第９図から第１１図
までに示す。 k₁はラツパーロール３の位置フイードバツク系
数でる。K_Vはサーボ弁１１の流量ゲインであり、
サーボ弁１１自身の応答は充分に速いものとみな
している。Ｓはラブラス演算子である。Ａはシリ
ンダ５の有効断面積、K₀はシリンダ５中の液体
の圧縮によるばね定数、ｌはピストンロツド６の
モーメントアーム、Ｉは慣性モーメント、θはア
ーム４の角度を示している。 第９図を整理すると第１０図のようになり、第
１０図では角度θの代りに変性ｘにより系の変数
を表現している。又第１０図において機械系の部
分を取出して示したのが第１１図であり、第１１
図から機械系の固有振動数f_oは、f_o＝１／2π√₀ ²
Ｉであることが容易に解る。 而して、この制御ループの場合には、制御ルー
プ中に存在する各機器の応答遅れがあるために制
御の応答の速さは制約を受け、特に機械系の固有
振動数に近い周波数に対しては機械系での信号の
位相遅れが90度に近くなり、又シリンダはほぼ完
全な積分作用を行うので、ここでの位相遅れは周
波数にかかわりなく90度となる。 従つて、たとえ他の機器つまりサーボ弁やセン
サー類が充分に速く応答するとしてもシリンダと
機械系の動きだけで、180度近い位相遅れとなり、
第１２図に示すようにアーム４の変位が不安定気
味となり、減衰の悪い振動が発生する。制御系が
安定であるためには開ループの位相遅れは140度
以内に保つことが必要であるから、角度検出器１
５の出力だけをフイードバツクする制御系では機
械系の固有振動数に近い周波数までその応答を高
めることができない。即ち、機械系の固有振動数
f_oが制御の応答を制約してしまうことになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は前記実情に鑑み為したもので、優れた
応答性を得ると同時に機器のイニシヤル・コスト
及び運転費のコストダウンを図るものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、アームの位置検出器からの検出信
号及び一定時間間隔における検出信号量の差分信
号と演算装置にフイードバツクして、位置設定値
と比較演算するようにしたものである。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 第１図に示す如く、本発明では第８図に示した
ラツパーロール制御装置において、アーム４の回
転軸７に変位計８を設けて（これは第８図の角度
検出器１５と同じものであるが、ｘ＝lθを検出す
るという意味で以下変位計という）、該変位計８
からの検出値と位置の設定値９とを演算装置１０
で比較演算するようにし、更に、前記変位計８か
らの変位量の一定時間間隔における変位量の差分
を求める演算器１４を設け、該演算器１４からの
差分信号も前記演算装置１０へフイードバツクす
るようにし、差があると偏差信号をサーボ弁１１
へ送つて油圧シリンダ５のピストンロツド６を動
かし、アーム４を介してラツパーロール３の位置
を変え実際の位置を予め設定された位置に修正さ
せるよう構成したものである。 第２図から第５図までは第１図に示した電気油
圧サーボ系のブロツク線図であり、k₂はラツパー
ロール３の速度のフイードバツク系数、θはアー
ム４の角速度である。又第３図では回転角θの代
りに変位ｘにより系の変数を表現している。尚、
他の部分は第９図から第１１図までのブロツク線
図と同一符号にて示す。 本発明においては、変位計８により検出した変
位量の一定時間間隔における差分ｘからのフイー
ドバツクを付加するので応答性を高めることがで
きる。 演算器１４において、予め設定された一定時間
間隔で変位計８の変位量の差分を取ると、これは
近似的にアーム４の速度信号になる。すなわち、
ある一定の時間間隔における変位信号の増減した
量、つまりΔx／Δtは時間Δt間の平均速度を表わ
す。今、Δtは一定だから、差分Δxは速度に比例
する信号となるので、これを実際の速度信号の代
わりにフイードバツクする。第４図Ａ，Ｂに演算
の様子を示す。Δxが演算器１４の出力である。 ここで、もしk₂を適当な大きさの値とすると、
第５図から明らかなように機械系の固有振動数
f_o′は

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のラツパーロール
の制御装置によれば、ラツパーロールの位置と共
に位置変位量の一定時間間隔における差分をもフ
イードバツクさせるので、見かけの機械の固有振
動数の増加に見合うだけ開ループの信号の位相遅
れが減じ、より高い周波数に対してまで安定で且
つ高応答の制御を実現することができ、従つて、
サーボ弁、シリンダ、液圧源容量、配管等は制御
を考慮せずに選択設計することができ、しかもこ
れらの機器は必要最小限の容量のものを使用すれ
ばよいので、製作コスト、ランニングコストの低
減が図れ、大幅な経済メリツトを得る、等の優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の概略構成図、第２
図、第３図及び第５図は本発明の装置のブロツク
線図、第４図Ａ，Ｂは演算説明図、第６図は本発
明の装置にてアームのステツプ応答を測定した結
果を示す図、第７図は従来例の説明図、第８図は
最近考え出された装置の説明図、第９図から第１
１図までは最近考え出された装置の応答性を説明
するためのブロツク線図、第１２図は最近考え出
された装置にてアームのステツプ応答を測定した
結果を示す図である。 １はストリツプ、３はラツパーロール、４はア
ーム、５は油圧シリンダ、８は変位計、９は設定
値、１０は演算装置、１１はサーボ弁、１４は演
算器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 位置検出器からの検出値と位置設定値とを制
   御用比較演算装置で比較演算し、差があると偏差
   信号をサーボ弁へ送り液圧シリンダのピストンロ
   ツドの移動を介してラツパーロールの位置を修正
   するようにしたラツパーロールの制御装置におい
   て、前記位置検出器の出力信号から該信号の一定
   時間間隔における差分を求める演算器を設け、該
   演算器からの出力信号を前記演算装置へフイード
   バツクするよう構成したことを特徴とするラツパ
   ーロールの制御装置。