JP2860044B2 - 巻取制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホットストリップミル
等の圧延機で圧延された圧延材をマンドレル等の巻取機
で巻取るための巻取制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はこの種の巻取機を含む一般的な圧
延設備を示したもので、圧延機１で圧延された被圧延材
２は、ホットランテーブル３、第１のピンチロール４及
び第２のピンチロール５を経て、マンドレル６に巻取ら
れる。

【０００３】マンドレル６による被圧延材２の巻取り中
は、良好な巻取り特性が得られるように被圧延材に対す
る張力制御が行われる。すなわち、圧延材２の圧延中
は、圧延機１及び第１、第２のピンチロール４，５間、
並びに、第１、第２のピンチロール４，５及びマンドレ
ル６間でそれぞれ被圧延材２の張力が設定値になるよう
に制御され、被圧延材２の尾端が圧延機１を抜けた後
は、第１、第２のピンチロール５及びマンドレル６間で
被圧延材２の張力が設定値になるように制御される。

【０００４】ピンチロールを２基配設している理由は、
圧延材２が圧延機１を抜けた時、あるいは、抜けて以降
に１基のみによる制御では大きな張力変動が避けられな
いので、この張力変動を極力低く抑えることにある。

【０００５】上述した張力制御を行う場合、マンドレル
駆動用の電動機を電流制御すると共に、圧延機駆動用の
電動機、第１及び第２のピンチロールの各駆動用電動機
をそれぞれ速度制御することによって被圧延材２に発生
する張力を設定値に一致させている。

【０００６】かかる制御装置の構成を図４及び図５に示
す。このうち、図４は第１のピンチロール４の制御装置
であり、上ロール及び下ロールに対応してそれぞれこの
制御装置が設けられる。また、図示を省略するが第２の
ピンチロール５にも同様な構成になる制御装置が設けら
れている。また、図５はマンドレル６の制御装置であ
る。

【０００７】図４において、ピンチロール駆動用の電動
機10には速度検出手段11が結合されている。この速度検
出手段11の速度信号と速度基準発生手段12の速度基準と
が比較され、速度偏差信号が速度制御増幅器13に加えら
れる。速度制御増幅器13は速度偏差に対応した電流基準
信号を出力する。一方、電動機10の電流を検出する電流
検出手段14の電流信号と電流基準信号とが比較され、そ
の電流偏差信号が電流制御増幅器15に加えられ、ここで
増幅されて位相制御器16に加えられる。位相制御器16は
電流偏差信号に基いてゲート制御パルスを出力し、逆並
列サイリスタ電源17の出力電圧を変化させてピンチロー
ル駆動用電動機10を速度制御する。

【０００８】また、図５において、マンドレル駆動用の
電動機20に速度検出手段21が結合されている。速度検出
手段21の速度信号と、スイッチ31を介して加えられる速
度基準発生手段22の速度基準との偏差信号が速度制御増
幅器23に加えられる。速度制御増幅器23は速度偏差信号
を増幅して電流基準信号として出力する。この電流基準
信号の出力経路にスイッチ32が設けられる一方、電流基
準発生手段24の出力経路にもスイッチ33が設けられ、こ
れらのスイッチの切換え操作によりいずれか一方の電流
基準が、電動機20の電流を検出する電流検出手段25の電
流信号と比較され、その偏差信号が電流制御増幅器26に
加えられ、ここで増幅される。位相制御器27は増幅され
た電流偏差信号に基いてゲート制御パルスを出力して逆
並列サイリスタ電源28の出力電圧を変化させる。これに
より、マンドレル駆動用電動機20は速度制御から電流制
御に切替えられる。なお、電動機20の界磁巻線29は界磁
制御回路30によりコイル径と界磁々束とが比例するよう
に制御される。

【０００９】以上のようにして、圧延機１及び第１、第
２のピンチロール４，５間、並びに、第１、第２のピン
チロール４，５及びマンドレル６間の張力制御をする場
合、被圧延材２がマンドレル６に巻き付く以前には、マ
ンドレル６をも速度制御で運転すると共に、被圧延材２
の圧延速度よりマンドレル６の周速度が僅かに高めにな
るように速度設定する。そして、被圧延材２がマンドレ
ル６に巻き付くと、所定のタイミングにてマンドレル６
の運転を電流制御に切換える。この電流制御中は、コイ
ル径Ｄと、界磁々束Φとが比例関係を保つように界磁制
御回路30によって界磁電流制御を行っている。従って、
マンドレル６の巻取張力Ｆは電動機20の電機子電流Ｉ_a
と比例関係にあり、電機子電流Ｉ_a を制御することによ
って張力制御を行っている。すなわち、電動機トルクＴ
はＫ₁ を比例定数とすると、 Ｔ＝Ｋ₁ ・Φ・Ｉ_a …(1) の関係があり、巻取張力Ｆと電動機トルクＴとの間には Ｔ＝Ｆ・（Ｄ／２） …(2) の関係がある。従って、界磁々束Φをコイル径に比例さ
せるようにすれば、 Ｆ＝Ｋ₂ ・Ｉ_a …(3) となり、巻取張力Ｆは電機子電流Ｉ_a に比例することが
分かる。ここで、Ｋ₂ は比例定数である。また、界磁制
御回路30はマンドレル６で巻取中コイル径Ｄに比例した
信号を入力とし、界磁々束Φがコイル径Ｄに比例するよ
うに界磁電流を制御している。

【００１０】次に、図５に示すマンドレル制御装置が速
度制御から電流制御に切換える切換動作を説明する。

【００１１】被圧延材２がマンドレル６に巻き付く以前
はスイッチ31，32を閉にし、スイッチ33を開にして速度
基準発生手段22の速度基準に従って速度制御する。ま
た、被圧延材２がマンドレル６に巻き付くと所定のタイ
ミングにてスイッチ31，33を開に、スイッチ33を閉に切
替え、電流基準発生手段24の電流基準に従った電流制御
に切替えている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】被圧延材２が圧延機１
で圧延されている間は圧延機１の圧延圧力が強いため、
第１及び第２のピンチロール４，５に対して被圧延材２
がスリップすることはない。又、被圧延材２が圧延機１
を抜けた後も２基のピンチロール４，５の両方が速度制
御に関与しているため、マンドレル６との間にて巻取張
力が確保され、被圧延材２が第１及び第２のピンチロー
ル５に対して被圧延材２がスリップすることはない。し
かし、被圧延材２が第１のピンチロール４を抜けたとき
には、第２のピンチロール５のみによって速度制御され
ている被圧延材２に対してマンドレル６が引張り張力を
与えるため、被圧延材２と第２のピンチロール５との間
でスリップすることがある。一度スリップすると、マン
ドレル６は電流制御で駆動されているために加速され、
第２のピンチロール５とマンドレル６との間の張力が減
少して巻取を良好に行うことができなくなる。これは第
２のピンチロール５と被圧延材２との間で静摩擦から動
摩擦に変わるために発生する現象であり、被圧延材２に
傷をつけたり、板の蛇行により巻き取り形状が悪化した
りする要因になっていた。

【００１３】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、被圧延材が第１のピンチロールを抜け
る時点での張力変動をなくし、巻取終了まで良好な張力
制御をすることのできる巻取制御装置を得ることを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧延機で圧延
された被圧延材を、第１のピンチロールと、その下流に
配置した第２のピンチロールとを介して、巻取機で巻取
るに当たり、被圧延材の尾端を追跡し、この尾端が圧延
機を抜けて以降、第１及び第２のピンチロールを駆動す
る電動機をそれぞれ速度制御すると共に、巻取機を駆動
する電動機を電流制御する巻取制御装置において、電動
機電流に基づき、第１及び第２のピンチロールの実負担
張力をそれぞれ演算する張力演算手段と、第１及び第２
のピンチロールの全負担張力に対する第１のピンチロー
ルの負担張力の比を張力配分比として、被圧延材の尾端
が圧延機を抜けてから第１のピンチロールに到達するま
での所定の区間で、被圧延材の尾端の移動に応じて、次
第に小さくなるような張力配分比を逐次演算する張力配
分比演算手段と、演算された第１及び第２のピンチロー
ルの実負担張力に基いて全負担張力を演算すると共に、
この全負担張力を配分比に従って分配した場合の第１の
ピンチロールの分配張力を演算し、この分配張力と第１
のピンチロールの実負担張力との差に対応する速度補正
値を演算する速度補正値演算手段とを備え、演算された
速度補正値によって第１のピンチロールの速度基準を補
正するように構成したものである。

【００１５】

【作用】この発明においては、被圧延材の尾端が圧延機
を抜けてから第１のピンチロールに到達するまでの区間
で、第１、第２のピンチロールの全負担張力に対する第
１のピンチロールの負担分が、被圧延材の尾端の移動に
応じて次第に小さくなるように第１のピンチロールに対
する速度補正値を演算し、この速度補正値によって第１
のピンチロールの速度基準を補正するので、被圧延材が
第１のピンチロールを抜ける時点での張力変動が抑えら
れ、これによって巻取終了まで良好な張力制御をするこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例によって詳細
に説明する。図１はこの発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。図中、図４と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。ここでは、破線47で囲
まれた要素、すなわち、第１張力演算手段41、第２張力
演算手段42、張力配分設定演算手段43、速度補正値演算
手段44及びスイッチ45が付加されている。

【００１７】このうち、第１張力演算手段41は第１のピ
ンチロール４の上ロール駆動電動機の電流検出値Ｉ
₁ と、下ロール駆動電動機の電流検出値Ｉ₂ とに基づ
き、第１のピンチロール４が実際に負担している実負担
張力を演算するものである。第２張力演算手段42は第２
のピンチロール５の上ロール駆動電動機の電流検出値Ｉ
₃ と、下ロール駆動電動機の電流検出値Ｉ₄ とに基づ
き、第２のピンチロール５が実際に負担している実負担
張力を演算するものである。張力配分設定演算手段43
は、第１及び第２のピンチロールの両方が負担する全負
担張力に対する第１のピンチロールが負担すべき張力の
比を張力配分比として、被圧延材の尾端が圧延機を抜け
てから第１のピンチロールに到達するまでの所定の区間
で、被圧延材の尾端の移動に応じて、次第に小さくなる
ような張力配分比を逐次演算するものである。速度補正
値演算手段44は第１張力演算手段41から出力される第１
のピンチロール４の実負担張力、第２張力演算手段42か
ら出力される第２のピンチロール５の実負担張力、及
び、張力配分設定演算手段43から出力される張力配分比
をそれぞれ入力し、第１及び第２のピンチロールの全負
担張力を演算すると共に、この全負担張力を張力配分比
に従って分配した場合の第１のピンチロールの分配張力
を演算し、この分配張力と第１のピンチロールの実負担
張力との差に対応する速度補正値を演算するものであ
る。スイッチ45は、被圧延材２の尾端が圧延機１を抜け
た時点で閉路し、第１のピンチロール５に到達した時点
で開路するものである。なお、張力配分設定演算手段43
は図示省略の材料尾端追跡手段の尾端位置信号を入力
し、スイッチ45は同じくこの尾端位置信号に基いて動作
するが、図面の簡単化のために図示を省略している。

【００１８】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて以下に説明する。

【００１９】被圧延材２がマンドレル６に巻き付く以
前、第１のピンチロール４及び第２のピンチロール５は
それぞれ速度基準発生手段12の速度基準に従って速度制
御され、マンドレル６は速度基準発生手段22の速度基準
に従って速度制御される。

【００２０】被圧延材２がマンドレル６に巻き付くと同
時に、マンドレル６は電流基準発生手段24の電流基準に
よる電流制御に切り替えられる。しかし、第１のピンチ
ロール４及び第２のピンチロール５に対してはそれぞれ
速度制御が継続される。

【００２１】また、被圧延材２の尾端が圧延機１を抜け
る以前に、巻取張力を下げる制御、いわゆる、テンショ
ンダウン制御が行われる。そして、テンションダウン制
御の終了以降も引続き第１のピンチロール４及び第２の
ピンチロール５は速度制御され、マンドレル６は電流制
御される。これによって、圧延機１及び第１、第２のピ
ンチロール間、並びに、第１、第２のピンチロール及び
マンドレル６間の各張力が所定の値に保持される。

【００２２】この状態で、第１張力演算手段41は第１の
ピンチロール４の上ロール駆動電動機の電流Ｉ₁ と、下
ロール駆動電動機の電流Ｉ₂ とに基づき、第１のピンチ
ロール４の実負担張力を演算する。

【００２３】この場合、被圧延材２に発生する張力と電
動機電流との間に下記の関係がある。

【００２４】

【数１】 ただし Ｔ：張力 ａ：ギヤー比 Φ：界磁々束 Ｉ：電流 ｇ：重力加速度 Ｄ：ピンチロール径 ｋ：定数 である。

【００２５】このうち、電流Ｉは実負荷電流より加減速
電流及びメカロス電流を減じたもので、実際に張力に寄
与する電流である。

【００２６】しかして、第１張力演算手段41は電流Ｉ₁
を(1) 式に代入して上ロールによる張力を、電流Ｉ₂ を
(1) 式に代入して下ロールによる張力をそれぞれ演算
し、続いて、これらの張力を加算して第１のピンチロー
ル４の実負担張力Ｔ₁ を演算する。

【００２７】同様にして、第２張力演算手段42は第２の
ピンチロール５の上ロール駆動電動機の電流Ｉ₃ と、下
ロール駆動電動機の電流Ｉ₄ とに基づき、第２のピンチ
ロール５の実負担張力Ｔ₂ を演算する。

【００２８】また、張力配分設定演算手段43は、圧延機
１を抜けた以降の被圧延材２の尾端位置ｌを変数とし
て、二つのピンチロールが負担する全負担張力に対して
第１のピンチロールが負担すべき張力の比、すなわち、
張力配分比Ｋを逐次演算する。

【００２９】図２はこの関係を示した線図である。

【００３０】すなわち、圧延機１の（最終スタンド）位
置を原点Ｏとして、圧延機１に近い所定点Ｌ₁ まで（０
＜ｌ≦Ｌ₁ ）次式のＫを出力する。

【００３１】 Ｋ＝Ｋ₀ …(5) Ｌ₁ 点から第１のピンチロール５の設置点、又はその近
傍の点Ｌ₂ まで（Ｌ₁＜ｌ≦Ｌ₂ ）は次式に従ったＫを
出力する。

【００３２】

【数２】 Ｌ₂ 点を過ぎた以降は次式のＫを出力する。

【００３３】 Ｋ＝Ｋ₁ …(7) 一方、速度補正値演算手段44は第１張力演算手段41が演
算した実負担張力Ｔ₁と、第２張力演算手段42が演算し
た実負担張力Ｔ₂ とを加算して全負担張力Ｔ_Fを演算す
ると共に、張力配分設定演算手段43が演算した張力配分
比Ｋを用いて次式によって張力補正値ΔＴ［Kg］を演算
する。

【００３４】

【数３】 さらに、速度補正値演算手段44はこの張力補正値ΔＴを
次式によって速度補正値ΔＶ_t ［mpm ］に変換する。

【００３５】

【数４】 上述したＫ₀ として例えば約50［％］を、Ｋとして例え
ば約20［％］を採用することができる。

【００３６】このように、速度補正値演算手段44によっ
て演算された速度補正値は、被圧延材２の尾端が圧延機
１を抜けた時点で閉路し、第１のピンチロール５に到達
した時点で開路するスイッチ45を介して、速度基準発生
手段12からの速度基準に加算され、新たな速度基準とし
て速度制御増幅器13に加えられる。

【００３７】このように、圧延機１を抜けた被圧延材２
の尾端の移行に合わせて、第１のピンチロール４の速度
基準を大きい方に補正すれば、第１のピンチロール４が
負担している張力を徐々に第２のピンチロール５に移行
させることができる。そして、第１のピンチロール４が
負担していた張力の大部分を第２のピンチロール５に移
行させた段階で、被圧延材２の尾端が第１のピンチロー
ル４を抜けることになる。

【００３８】この結果、被圧延材２が第１のピンチロー
ル４を抜けた時の第２のピンチロール５の張力変動を抑
えることができ、この張力変動に起因して発生していた
被圧延材２のスリップを防止することができる。

【００３９】なお、上記実施例では、圧延機１の出側
で、かつ、この圧延機１に近い位置をＬ₁ とし、第１の
ピンチロール４の設置位置又はその近傍位置をＬ₂ とし
たが、圧延機を抜けてから第１のピンチロールに到達す
るまでの間に、第１のピンチロール４が負担している張
力を徐々に第２のピンチロール５に移行させることがで
きればよく、それらの位置は適宜設定すればよい。

【００４０】また、上記実施例では、Ｌ₁ 点からＬ₂ 点
まで直線的に降下する張力配分比Ｋを用いたが、下方又
は上方のいずれかに凸となるような二次曲線に従って降
下する張力配分比Ｋを用いることもでき、要は、被圧延
材の尾端の移動に応じて、次第に小さくなるような張力
配分比を用いればよい。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明によれば、被圧延材の尾端が圧延機を抜けてから第１
のピンチロールに到達するまでの区間で、第１のピンチ
ロールが負担している張力を徐々に第２のピンチロール
に移行させるので、被圧延材が第１のピンチロールを抜
ける時点での張力変動を極力小さくすることができ、こ
れによって、第２のピンチロールに対する被圧延材２の
スリップを防止することができ、巻取終了まで良好な張
力制御をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するために、圧
延機からの距離と張力配分比との関係を示す線図。

【図３】本発明の適用対象である圧延系統図。

【図４】従来の巻取制御装置のうち、ピンチロールの制
御部の構成を示すブロック図。

【図５】従来の巻取制御装置のうち、マンドレルの制御
部の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 圧延機 ４ 第１のピンチロール ５ 第２のピンチロール ６ マンドレル １０，２０ 電動機 １１，２１ 速度検出手段 １２，２２ 速度基準発生手段 １３，２３ 速度制御増幅器 １４，２５ 電流検出手段 １５，２６ 電流制御増幅器 １６，２７ 位相制御器 １７，２８ 逆並列サイリスタ電源 ２４ 電流基準発生手段 ４１ 第１張力演算手段 ４２ 第２張力演算手段 ４３ 張力配分設定演算手段 ４４ 速度補正値演算手段 ４５ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤 井 卓 巳 東京都府中市東芝町１ 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭56−23316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−42449（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−180806（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65H 23/18 - 23/198

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延機で圧延された被圧延材を、第１のピ
   ンチロールと、その下流に配置した第２のピンチロール
   とを介して、巻取機で巻取るに当たり、被圧延材の尾端
   を追跡し、この尾端が圧延機を抜けて以降、前記第１及
   び第２のピンチロールを駆動する電動機をそれぞれ速度
   制御すると共に、前記巻取機を駆動する電動機を電流制
   御する巻取制御装置において、 電動機電流に基づき、前記第１及び第２のピンチロール
   の実負担張力をそれぞれ演算する張力演算手段と、 前記第１及び第２のピンチロールの全負担張力に対する
   前記第１のピンチロールの負担張力の比を張力配分比と
   して、被圧延材の尾端が圧延機を抜けてから第１のピン
   チロールに到達するまでの所定の区間で、被圧延材の尾
   端の移動に応じて、次第に小さくなるような張力配分比
   を逐次演算する張力配分比演算手段と、 演算された前記第１及び第２のピンチロールの実負担張
   力に基いて全負担張力を演算すると共に、この全負担張
   力を前記配分比に従って分配した場合の前記第１のピン
   チロールの分配張力を演算し、この分配張力と前記第１
   のピンチロールの実負担張力との差に対応する速度補正
   値を演算する速度補正値演算手段と、 を備え、演算された速度補正値によって前記第１のピン
   チロールの速度基準を補正することを特徴とする巻取制
   御装置。