JP2001071015A - ブライドルロールと金属帯のスリップ検出方法及び装置 - Google Patents

ブライドルロールと金属帯のスリップ検出方法及び装置

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JP2001071015A
JP2001071015A JP25137199A JP25137199A JP2001071015A JP 2001071015 A JP2001071015 A JP 2001071015A JP 25137199 A JP25137199 A JP 25137199A JP 25137199 A JP25137199 A JP 25137199A JP 2001071015 A JP2001071015 A JP 2001071015A
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bridle roll
tension
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roll
slip
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JP25137199A
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Naoki Hatano
直樹 秦野
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B39/00Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/02Feeding or supporting work; Braking or tensioning arrangements, e.g. threading arrangements
    • B21B39/08Braking or tensioning arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2265/00Forming parameters
    • B21B2265/20Slip

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属帯とブライドルロール間のスリップ発生
を検知して、オペレータによる未然のスリップ防止操作
を可能とする。 【解決手段】 複数のブライドルからなる金属帯の張力
発生装置において、ブライドルロール速度の上限とトル
クの下限を予め理論的に求め、実績ロール速度とトルク
が前記限度を外れた状態が所定時間持続した場合に、金
属帯とブライドルロール間にスリップが発生したとして
警報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブライドルロール
と金属帯のスリップ検出方法及び装置に係り、熱間圧延
鋼帯や冷間圧延鋼帯、特に、冷間圧延鋼板(冷延鋼板と
称する)製造設備の張力制御装置に用いるのに好適な、
ブライドルロールによって金属帯の張力を目標張力にな
るように張力制御器と電流制御器を用いて制御する際
の、ブライドルロールと金属帯のスリップ検出方法及び
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】まず最初に、図1を用いて、ブライドル
ロールにおける最も簡単な張力制御方法について説明す
る。
【0003】図において、上流側のブライドルロール第
1ロール(以下BR第1ロールと称する)11は、速度
制御器(ASRと称する)で制御されており、鋼板10
の搬送速度に対応する主速度指令(MRH指令と称す
る)通りに速度制御されている。一方、下流側のブライ
ドロール第2ロール(以下BR第2ロールと称する)1
2は、BR第1ロール11とBR第2ロール12間の張
力T2を制御するべく、図2に示すような構成で、張力
検出器(TMとも称する)14による検出値(フィード
バック値)T2fbと張力T2の指令値T2refに基づいて、
張力制御器(ATRと称する)20による制御を行って
いる。一般的に、このATR20は、比例積分(PI)
制御であることが多い。図1において、T1はBR第1
ロール11の入側張力、T3はBR第2ロール12の出
側張力である。又、図2において、22はASR、24
は電流制御器(ACRと称する)、26はドループゲイ
ン、Sfbは、BR第2ロール12の速度フィードバック
信号である。
【0004】ところで、張力は、弾性変形内において
は、物質の歪みに比例して発生する応力が、その源とな
っている。張力制御においては、長手方向歪みが対象と
なるが、長手方向歪みεと長手方向応力σを結び付ける
比例係数をヤング率といいEで表し、次式が成り立つ。
【0005】E=σ/ε …(1)
【0006】ここで、長手方向応力σは、引張力をP、
物質の断面積をAとすると、次式で表される。
【0007】σ=P/A …(2)
【0008】又、長手方向歪みεは、物質の歪む前の長
さをL、歪んだ後に伸びた分の長さをλとすれば、次式
で表される。
【0009】ε=λ/L …(3)
【0010】以上の3つの式から、次式が導き出され
る。
【0011】 E=σ/ε=P・L/(A・λ) …(4)
【0012】この(4)式を書き替えると、次式が得ら
れる。
【0013】 P=E・A・λ/L …(5)
【0014】この(5)式を冷延鋼板の張力制御の観点
から考察してみると、Pは、まさしく張力そのものであ
る。又、Aは鋼板の断面積であり、一定である。Eは、
鋼板が鋼種に応じて持っているヤング率で、これも一定
である。Lは、図1に示した最も簡単なブライドルロー
ル構成においては、BR第1ロール11と鋼板10の接
触面で、単位時間内での鋼板送り長さ(鋼板速度と称す
る)がBR第1ロール11の回転(周)速度v1と一致
する点Aと、BR第2ロール12と鋼板10の接触面で
鋼板速度がBR第2ロール12の回転(周)速度v2と
一致する点B間の長さであり、この値も、定常状態にお
いては一定である。
【0015】以上のように、(5)式において、E、
A、Lが一定であるので、λ、即ち、引張力による伸び
長さを制御してやれば、所望の張力を得ることが可能と
なる。
【0016】以下、この制御を実現する方法の1つを説
明する。説明を簡単にするために、図1において、T1
=T2とし、BR第1ロール11でのベンディングロス
(ベンドロスと称する)及びメカニカルロス(メカロス
と称する)は無視する。
【0017】所望の張力、即ち、(5)式におけるP、
図1においてはT2を得るためには、A−B間の鋼板長
さLに対して、λ分の伸び量が発生するように,BR第
2ロール12を回してやればよい。即ち、単位時間内で
の鋼板送り長さv1、v2に関しては、次式の関係となる
ようにBR第2ロール12を回せばよい。
【0018】 v2={1+(λ/L)}v1 …(6)
【0019】ここで、λを次の(7)式で置き換えれ
ば、次の(8)式でBR第2ロール12を回してやれば
よいことになる。
【0020】 δ=(λ/L)v1 …(7) v2=v1+δ …(8)
【0021】これは、図2において、ATR20の出力
がδ(m/s)で安定していれば良いということであ
る。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に、金属帯処理ラインでのブライドルロールにおいて
は、ロールの摩擦係数の低下や、ロール径r1、r2の誤
差、負荷バランス制御の不適合等の理由により、ロール
がスリップすることがあり、鋼板をグリップせず空回り
して、鋼板に疵を与えてしまうという問題を起こすこと
があった。
【0023】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、金属帯とブライドルロール間のスリ
ップ発生を確実に検出することを課題とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブライドルロ
ールによって金属帯の張力を目標張力になるように張力
制御器と電流制御器を用いて制御するにあたり、ブライ
ドルロールと金属帯のスリップを検出する方法におい
て、金属帯の目標張力を用いて前記ブライドルロールの
速度許容値と必要電流値を演算し、ブライドルロールの
前記張力制御器出力値が速度許容値を超えた状態と、ブ
ライドルロールの前記電流制御器出力値が必要電流値を
下回った状態が、両方同時に所定時間継続した場合に、
警報を出力するようにして、前記課題を解決したもので
ある。
【0025】本発明は、又、ブライドルロールを用いて
金属帯に張力を与える装置のブライドルロールと金属帯
のスリップを検出する装置において、金属帯の目標張力
を用いて前記ブライドルロールの速度許容値と必要電流
値を演算する手段と、前記ブライドルロールの張力制御
器出力値と速度許容値を比較する比較器と、前記ブライ
ドルロールの電流制御器出力値と必要電流値を比較する
比較器と、前記2個の比較器の出力を加算する加算器
と、加算器が加算された値で保持されたまま所定時間経
過すると信号を出力するタイマと、タイマが信号を出力
すると警報を発する警報出力器とを有することにより、
同じく前記課題を解決したものである。
【0026】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0027】既に説明したように、図1において、所望
の張力T2を得るためには、図2のブロック図におい
て、ATR20の出力がδで安定していればよい。しか
しながら、既に述べたような理由により、BR第2ロー
ル12でスリップが発生してしまうと、張力T2のフィ
ードバック値T2fbは減少していき、ATR20の出力
は増加していき、上限値に張り付く。
【0028】又、BR第2ロール12のスリップによ
り、BR第2ロール12の負荷トルクは減少していく。
【0029】つまり、スリップが発生すると、ATR2
0の出力は、次第に増加して上限値に達し、一方、ブラ
イドルロールの負荷トルク、即ちACR24出力の駆動
電流値は減少する。そこで、スリップを未然に検出し、
オペレータへ警報を出力し、スリップ防止操作を行うこ
とが可能となるように、以下のロジックでスリップ発生
を検出する。
【0030】即ち、図3に示す如く、監視対象ブライド
ルロールのATR20の出力を常に監視し、予め速度許
容値演算器30で演算しておいた、理論上の出力値であ
るδにα(余裕量)を加えた値を上回った状態を、比較
器32で検出する。
【0031】一方、監視対象ブライドルロールの負荷ト
ルクを、ACR24の出力値によって、ATR制御中常
に監視し、該ACR出力値が、予め必要電流演算器34
で決めてある必要電流値Iを下回った状態を、比較器3
6で検出する。ここで、必要電流値Iは、例えば次式で
求めることができる。
【0032】 I=(P・N・r/V)・(1/974)+β …(9)
【0033】ここで、Pは金属帯引張力、Nはロール回
転数、rはロール半径、Vは電機子電圧、βは余裕量で
ある。
【0034】そして、比較器32と36の出力が共に発
生されてAND回路38の出力がオンとなった状態が、
タイマ回路40で設定された所定時間継続したときに、
スリップと判断し、警報出力器42による警報を出力す
る。
【0035】なお、δ、α、β、I、ATR出力は、操
業条件により正負とも有り得る。
【0036】
【実施例】冷延ステンレス鋼帯の精整ラインの4ブライ
ドルロールにおいて、本発明を、下記の値で実施した。
【0037】BR第2ロールでのδ=2(mpm)、α
=1(mpm)、I=定格電流の3%、タイマ回路の所
定時間3秒。
【0038】この結果、スリップを検査し、警報出力が
可能となり、オペレータによる未然のスリップ防止操作
を行うことが可能となった。なお、各定数は、操業条件
に合わせて自由に設定することが可能である。
【0039】なお、前記説明においては、本発明が、冷
延鋼板のスリップ検出に適用されていたが、本発明の適
用対象はこれに限定されず、冷延鋼板以外の鋼板や、他
の金属帯のスリップ検出にも同様に適用できることは明
らかである。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、ブライドルロールと金
属帯のスリップを確実に検出でき、オペレータによる未
然のスリップ防止操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用対象の1つである簡単な構成のブ
ライドルロールを示す線図
【図2】同じくATRを行っているブライドルロールの
制御回路の構成例を示すブロック線図
【図3】本発明に係るスリップ検出装置が設けられたブ
ライドルロールの制御回路を示すブロック線図
【符号の説明】
10…鋼板 11、12…ブライドルロール 14…張力検出器 20…張力制御器(ATR) 22…速度制御器(ASR) 24…電流制御器(ACR) 30…速度許容値演算器 32、36…比較器 34…必要電流演算器 38…AND回路 40…タイマ回路 42…警報出力器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブライドルロールによって金属帯の張力を
    目標張力になるように張力制御器と電流制御器を用いて
    制御するにあたり、ブライドルロールと金属帯のスリッ
    プを検出する方法において、 金属帯の目標張力を用いて前記ブライドルロールの速度
    許容値と必要電流値を演算し、 ブライドルロールの前記張力制御器出力値が速度許容値
    を超えた状態と、ブライドルロールの前記電流制御器出
    力値が必要電流値を下回った状態が、両方同時に所定時
    間継続した場合に、警報を出力することを特徴とするブ
    ライドルロールと金属帯のスリップ検出方法。
  2. 【請求項2】ブライドルロールを用いて金属帯に張力を
    与える装置のブライドルロールと金属帯のスリップを検
    出する装置において、 金属帯の目標張力を用いて前記ブライドルロールの速度
    許容値と必要電流値を演算する手段と、 前記ブライドルロールの張力制御器出力値と速度許容値
    を比較する比較器と、 前記ブライドルロールの電流制御器出力値と必要電流値
    を比較する比較器と、 前記2個の比較器の出力を加算する加算器と、 加算器が加算された値で保持されたまま所定時間経過す
    ると信号を出力するタイマと、 タイマが信号を出力すると警報を発する警報出力器と、 を有することを特徴とするブライドルロールと金属帯の
    スリップ検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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