JP3345311B2 - 圧延機駆動用電動機の速度制御装置 - Google Patents

圧延機駆動用電動機の速度制御装置

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JP3345311B2 JP22043297A JP22043297A JP3345311B2 JP 3345311 B2 JP3345311 B2 JP 3345311B2 JP 22043297 A JP22043297 A JP 22043297A JP 22043297 A JP22043297 A JP 22043297A JP 3345311 B2 JP3345311 B2 JP 3345311B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼等の圧延設備
において、圧延機を駆動する電動機の速度制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、圧延機を駆動する電動機の回
転速度制御は、電動機に付与する電流を制御することに
よって行われており、その制御装置は、例えば図3に示
すような構成になっている。
【0003】すなわち、図3では、リバース圧延機1の
駆動用電動機4に速度検出器5と電流検出器6が設けて
あり、これらの検出器からの速度検出値Vk および電流
検出値Ik と電動機4の速度指令値Vs とが、速度制御
装置7に入力されるようになっている。
【0004】速度制御装置7は、速度調節電流算出器7
1と電流制御器73とで構成され、速度調節電流算出器
71は、速度指令値Vs と速度検出値Vk とに基づいて
速度検出値Vk を速度指令値Vs に一致させるための電
流値Iv を電流指令値として算出する。電流制御器73
は、速度調節電流算出器71からの電流指令値Iv と電
流検出器からの電流検出値Ik とに基づいて、電流検出
値Ik を電流指令値Iv に一致させるための電流制御値
ΔIを電動機4に出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の速度制御装置では、圧延機が材料を噛み込ん
だ状態で電動機を起動させる際には、電動機の速度指令
値を増大させても、電動機の電流が起動トルク(電動機
の起動すなわち回転開始に必要なトルク)を達成できる
値に到達するまでは電動機は起動せず、起動トルクに到
達した時点で急に起動することになる。
【0006】ここで、起動後の電動機に必要なトルク
は、起動トルクより小さな圧延トルク(圧延のために必
要なトルク)であるため、起動直後においては、起動ト
ルクに相当する電流値から圧延トルクに相当する電流値
を引いた差分の電流が電動機の回転速度を急激に増大さ
せて、速度指令値を超える速度が検出される。すなわ
ち、電動機は、起動直後に急に速い速度で回転する。そ
して、次のタイミングで速度を大幅に小さくする制御が
行われるが、これにより速度指令値を下回る速度が検出
される。
【0007】このようなオーバーシュートおよびアンダ
ーシュートの繰り返しによって、次第に速度指令値と実
速度が一致していくが、この速度変動により、圧延機と
リールとの間に板の弛みが生じたり、板に張力が掛かり
過ぎて板の破断が生じたりするため、起動時に安定的な
圧延を行うことができないという問題がある。
【0008】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、圧延機駆動用電動機の速
度制御装置において、圧延機が材料を噛み込んだ状態で
電動機を起動させる際に、速度変動を小さく抑えて、安
定的な圧延を行うことができるようにすることを課題と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、圧延機駆動用電動機の回転
速度を検出する速度検出器と、この電動機に付与されて
いる電流を検出する電流検出器と、電動機の速度指令値
と速度検出器からの速度検出値とに基づいて速度検出値
を速度指令値に一致させるための電流値を算出する速度
調節電流算出手段と、この速度調節電流算出手段からの
電流算出値に基づく電流指令値に電流検出器からの電流
検出値を一致させるように電動機の電流を制御する電流
制御手段とを、備えた圧延機駆動用電動機の速度制御装
置において、圧延機の入側および出側での板厚と板張
力、圧延荷重、圧延機のトルクアーム、ワークロールの
材質、ドライブロール径、およびワークロール径から、
電動機の起動に必要なトルクを算出する起動トルク演算
手段を備え、この起動トルク演算手段で算出された起動
トルク算出値に基づいて電流補正値を設定して電流制御
手段に出力する起動電流設定手段を備え、電流制御手段
は、電動機の起動時に、起動電流設定手段からの電流補
正値を速度調節電流算出手段からの電流算出値に加算し
た値を電流指令値とするようになっていることを特徴と
する圧延機駆動用電動機の速度制御装置を提供する。
【0010】この装置によれば、電動機の起動時に、電
動機の起動トルク分に基づく電流補正値が電流制御手段
に出力されて電流指令値に加算されるため、電動機の起
動に必要なトルクが達成される電流値は、速度検出値を
速度指令値に一致させる制御の結果によって生じるので
はなく、直接的に起動トルク分の電流指令値として付与
される。そのため、圧延機が材料を噛み込んだ状態で電
動機を起動させる際に、従来のような大きな速度変動が
生じない。
【0011】
【0012】請求項に係る発明は、請求項1記載の圧
延機駆動用電動機の速度制御装置において、起動電流設
定手段は、電流補正値を、電動機の起動に必要なトルク
が達成される電流値まで所定の増加率で増加させた後、
この電流値に所定時間保持し、その後に所定の減少率で
ゼロまで減少させるように設定するものであり、起動電
流設定手段の電流補正値が前記電流値に達する手前の所
定値になった時点で速度調節電流算出手段に出力する速
度指令値をゼロから増大させるように設定する速度指令
値設定手段を設けたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は本発明の一実施形態に相当する圧延機
駆動用電動機の速度制御装置を示す概略構成図である。
【0014】この圧延機1は、左右に設置されたリール
2,3により、交互に払い出しおよび巻き戻ししながら
鋼帯等の材料Sを圧延するリバース圧延機である。その
駆動用電動機4に、速度検出器5と電流検出器6と速度
制御装置7が接続してあり、圧延機1には、圧延荷重を
検出する荷重検出器8が接続してある。
【0015】速度制御装置7は、速度調節電流算出器
(速度調節電流算出手段)71、加算器(電流制御手
段)72、電流制御器(電流制御手段)73、速度指令
値設定器(速度指令値設定手段)74、起動電流設定器
(起動電流設定手段)75、および起動トルク演算器
(起動トルク演算手段)76で構成されている。
【0016】速度調節電流算出器71は、速度検出器5
からの速度検出値Vk と速度指令値設定器74からの速
度指令値Vs が入力され、速度指令値Vs と速度検出値
Vkとに基づいて速度検出値Vk を速度指令値Vs に一
致させるための電流値Iv を算出して、加算器72に出
力する。
【0017】加算器72は、速度調節電流算出器71か
らの電流値Iv と起動電流設定器75からの電流補正値
It とを加算し、その算出値を電流指令値Is として電
流制御器73に出力する。
【0018】電流制御器73は、電流検出器6からの電
流検出値Ik と加算器72からの電流指令値Is とが入
力され、電流検出値Ik を電流指令値Is に一致させる
ための電流制御値ΔIを算出して、電動機4の電流調節
器に出力する。
【0019】起動トルク演算器76は、下記の(1)式
により、電動機4の起動に必要なトルクTを算出して、
起動電流設定器75に出力する。
【0020】
【数1】
【0021】ただし、P:圧延荷重 a:定数 l:下記の(2)式で表されるトルクアーム Fb:圧延機の入側張力 Ff:圧延機の出側張力 b:定数 rD :圧延機のドライブロール11の半径 ζφ:トルク係数 r:圧延機のワークロール12の半径
【0022】
【数2】
【0023】ただし、c:定数 he:圧延機入側の板厚 hd:圧延機出側の板厚 r' :ワークロールの偏平半径 (r/r'):下記の(3)式で表される
【0024】
【数3】
【0025】ただし、c:定数 ν:ワークロールのポアソン比 E:ワークロールのヤング率 W:板幅 ここでは、起動トルク演算器76に、荷重検出器8から
電動機4の起動前の荷重検出値Pが入力され、それ以外
の値はパラメータ設定器9から入力されるようになって
いる。なお、上記各パラメータのうちFb、Ff、h
e、hdはそれぞれの検出器を設置して、実績値が入力
されるようにしてもよいし、圧延荷重Pとして、検出値
ではなく設定を、パラメータ設定器9から入力されるよ
うにしてもよい。
【0026】起動電流設定器75は、起動トルク演算器
76で算出された起動に必要なトルクTに基づいて、例
えば図2に示すように起動トルク分の電流補正値It を
設定して、その値を加算器72と速度指令値設定器74
に出力する。
【0027】すなわち、電流補正値It は、時刻t0
ら時刻t2 までの間、所定の増加率(例えば12A/
秒)でトルクTが達成可能な電流値I* まで増加させた
後、この電流値に時刻t2 から時刻t4 までの所定時間
(例えば10秒)保持し、その後に時刻t4 から時刻t
5 までの間、所定の減少率(例えば3A/秒)でゼロま
で減少させるように設定される。
【0028】速度指令値設定器74は、起動電流設定器
75からの電流補正値It が入力され、図2に示すよう
に、電流補正値It がトルクTが達成可能な電流値I*
の例えば60%の値(0.6・I* )となった時刻t1
で、電動機4の速度指令値Vs をゼロから所定の加速度
(例えば、0.06m/sec2)で増大させ、時刻t
3(t3 <t4 )で所定値V* になるように設定して、
速度調節電流算出器71に出力する。
【0029】したがって、電流制御器73に出力される
電流指令値Is は、図2に示すように、電動機4の起動
前(時刻t0 〜t2 )には、0からトルクT(電動機の
回転開始に必要なトルク)まで所定の増加率で増大する
電流補正値It が、速度検出値Vk を速度指令値Vs に
一致させるための電流値Iv に加算される。すなわち、
トルクTが達成される電流値I* は、速度検出値を速度
指令値に一致させる制御の結果によって生じるのではな
く、起動トルク分として速度調節分とは別に付与される
ため、圧延機1が材料Sを噛み込んだ状態で電動機4を
起動する時に、従来のような大きな速度変動が生じな
い。
【0030】また、電動機4が起動して速度制御により
速度が安定した後(時刻t4 )に、電流補正値It が徐
々に減少するようになっているため、スムーズな起動が
なされた後に、通常の速度制御への移行もスムーズにな
される。
【0031】これにより、図2に示すように、電動機4
の起動時(時刻t0 〜t5 )全体に渡って、電動機4の
速度検出値Vk の変動が小さく抑えられるため、起動時
に安定的な圧延を行うことができる。
【0032】以上説明したように、請求項1および2
速度制御装置によれば、起動トルク分の電流を速度調節
分とは別に付与することにより、圧延機が材料を噛み込
んだ状態で電動機を起動させる際に速度変動が小さく抑
えられるため、板の弛みや過張力等に起因する板絞りや
板破損のトラブルが防止されて、安定的な圧延を行うこ
とができる。
【0033】特に、請求項によれば、起動トルク分の
電流を付与する制御から通常の速度制御への移行がスム
ースになされるため、より一層安定的な圧延を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に相当する圧延機駆動用電
動機の速度制御装置を示す概略構成図である。
【図2】実施形態の速度制御装置について、制御装置の
電流補正値It 、電流指令値Is 、速度指令値Vs 、お
よび電動機の速度検出値Vk と、時刻との関係を示すタ
イムチャートである。
【図3】従来の圧延機駆動用電動機の速度制御装置を示
す概略構成図である。
【符号の説明】
1 圧延機 11 ドライブロール 12 ワークロール 2 リール 3 リール 4 電動機 5 速度検出器 6 電流検出器 7 速度制御装置 71 速度調節電流算出器(速度調節電流算出手段) 72 加算器(電流制御手段) 73 電流制御器(電流制御手段) 74 速度指令値設定器(速度指令値設定手段) 75 起動電流設定器(起動電流設定手段) 76 起動トルク演算器(起動トルク演算手段) 8 荷重検出器 9 パラメータ設定器 S 圧延材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−177775(JP,A) 特開 平3−155380(JP,A) 特開 平7−143784(JP,A) 特開 平7−245975(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延機駆動用電動機の回転速度を検出す
    る速度検出器と、この電動機に付与されている電流を検
    出する電流検出器と、電動機の速度指令値と速度検出器
    からの速度検出値とに基づいて速度検出値を速度指令値
    に一致させるための電流値を算出する速度調節電流算出
    手段と、この速度調節電流算出手段からの電流算出値に
    基づく電流指令値に電流検出器からの電流検出値を一致
    させるように電動機の電流を制御する電流制御手段と
    を、備えた圧延機駆動用電動機の速度制御装置におい
    て、圧延機の入側および出側での板厚と板張力、圧延荷重、
    圧延機のトルクアーム、ワークロールの材質、ドライブ
    ロール径、およびワークロール径から、電動機の起動に
    必要なトルクを算出する起動トルク演算手段を備え、 この起動トルク演算手段で算出された起動トルク算出値
    に基づいて 電流補正値を設定して電流制御手段に出力す
    る起動電流設定手段を備え、 電流制御手段は、電動機の起動時に、起動電流設定手段
    からの電流補正値を速度調節電流算出手段からの電流算
    出値に加算した値を電流指令値とするようになっている
    ことを特徴とする圧延機駆動用電動機の速度制御装置。
  2. 【請求項2】 起動電流設定手段は、電流補正値を、電
    動機の起動に必要なトルクが達成される電流値まで所定
    の増加率で増加させた後、この電流値に所定時間保持
    し、その後に所定の減少率でゼロまで減少させるように
    設定するものであり、起動電流設定手段の電流補正値が
    前記電流値に達する手前の所定値になった時点で速度調
    節電流算出手段に出力する速度指令値をゼロから増大さ
    せるように設定する速度指令値設定手段を設けたことを
    特徴とする請求項1記載の圧延機駆動用電動機の速度制
    御装置。
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