JP7222790B2 - 圧延制御装置、圧延制御方法および圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、圧延制御装置、圧延制御方法および圧延機に関する。

従来の冷間圧延技術として、例えば、特許文献１に開示された冷間圧延方法がある。この方法は、鋼板コイルが、出側テンションリールと入側テンションリールにそれぞれ巻き掛けられ、その相互間に配設された圧延機にて鋼板コイルを往復移動させつつ交互に繰り返し圧下することによって冷間圧延を行う。出側テンションリールと入側テンションリールとによって、圧延材の長手方向に沿って圧延材に張力が付与される。

特開２０１５－８５３７１号公報

圧延材（例えば、上記鋼板コイル）を圧延する圧延機は、モータによって駆動される。モータが停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によってモータの回転が加速される。加速により圧延材に過大な張力がかかると、圧延材が板切れをする。これを防止するために上記加速の期間（以下、加速期間）において、圧延機の出側では、加速期間の開始前と比べて、圧延材に付与するトルクを上げる制御がされ、圧延機の入側では、加速期間の開始前と比べて、圧延材に付与するトルクを下げる制御がされる。これにより、加速期間中に圧延材に過大なまたは過少な張力がかかることがなく、一定の張力になるように抑制している。

上述した張力制御がされても、加速期間中に圧延材が張力変動や板切れすることがある。特に、圧延材が薄いとき、張力変動や板切れが発生し易い。本発明者らは、その原因を究明し、本発明を創作した。

本発明の目的は、圧延機を駆動するモータが停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によってモータの回転が加速される加速期間中に、圧延材の張力変動や板切れを防止することができる、圧延制御装置、圧延制御方法および圧延機を提供することである。

本発明の第１局面に係る圧延制御装置は、圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御装置であって、前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御部と、前記速度制御信号と前記モータの電流値との偏差を用いて前記モータの電流を自動調節するための電流制御信号である電流指令値を生成する電流制御部と、前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記モータの回転速度指令値の上昇に前記モータの回転速度を追従させるための補償を実行するモータ回転速度補償部を備え、前記電流指令値に基づいて、前記モータは駆動されており、前記モータ回転速度補償部は、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記電流制御部に出力して前記電流制御部に前記電流指令値を上げさせることによって前記補償を実行する。

本発明者らは、加速期間の開始よりもモータの回転開始が遅くなれば、圧延材に張力変動や板切れが発生する場合があることを見出した。そこで、モータ回転速度補償部は、加速期間のうち、加速期間の開始時に、フィードバック制御において、モータの回転速度指令値の上昇にモータの回転速度を追従させるための補償を実行する。これにより、加速期間の開始から、モータを回転させることができるので、加速期間の開始から、モータの回転速度は、モータの回転速度指令値の上昇に追従させることができる。従って、本発明の第１局面に係る圧延制御装置によれば、加速期間中に圧延材の張力変動や板切れを防止することができる。そして、上記構成は、例えば、モータ駆動部がサイリスタ制御によって、モータを駆動する場合に用いることができる。

本発明の第２局面に係る圧延制御装置は、圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御装置であって、前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御部と、前記速度制御信号と前記モータのトルク値との偏差を用いて前記モータのトルクを自動調節するためのトルク制御信号であるトルク指令値を生成するトルク制御部と、前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償を実行するモータ回転速度補償部と、を備え、前記トルク指令値に基づいて、前記モータは駆動されており、前記モータ回転速度補償部は、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記トルク制御部に出力して前記トルク制御部に前記トルク指令値を上げさせることによって前記補償を実行する。

この構成は、例えば、モータ駆動部がインバータ制御によって、モータを駆動する場合に用いることができる。

上記構成において、前記モータ回転速度補償部は、前記補償を実行する補償期間において、補償値（前記補償の大きさ）を一定にする。

この構成は、補償の仕方の一例である。

上記構成において、前記モータ回転速度補償部は、前記補償を実行する補償期間において、前記補償期間の開始から終了に向かうに従って補償値（前記補償の大きさ）を下げる。

この構成は、補償の仕方の別の例である。

本発明の第３局面に係る圧延制御方法は、圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御方法であって、前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御ステップと、前記速度制御信号と前記モータの電流値との偏差を用いて前記モータの電流を自動調節するための電流制御信号である電流指令値を電流制御部で生成する電流制御ステップと、前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償をモータ回転速度補償部で実行するモータ回転速度補償ステップと、を備え、前記電流指令値に基づいて、前記モータは、駆動されており、前記モータ回転速度補償ステップは、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記電流制御部に出力して前記電流制御部に前記電流指令値を上げさせることによって前記補償を実行する。本発明の第３局面に係る圧延制御方法は、本発明の第１局面に係る圧延制御装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明の第４局面に係る圧延制御方法は、圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御方法であって、前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御ステップと、前記速度制御信号と前記モータのトルク値との偏差を用いて前記モータのトルクを自動調節するためのトルク制御信号であるトルク指令値をトルク制御部で生成するトルク制御ステップと、前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償をモータ回転速度補償部で実行するモータ回転速度補償ステップと、を備え、前記トルク指令値に基づいて、前記モータは、
駆動されており、前記モータ回転速度補償ステップは、前記モータ回転速度補償部の補償値を前記トルク制御部に出力して前記トルク制御部に前記トルク指令値を上げさせることによって前記補償を実行する。本発明の第４局面に係る圧延制御方法は、本発明の第２局面に係る圧延制御装置を方法の観点から規定しており、本発明の第２局面に係る圧延制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明の第５局面に係る圧延機は、本発明の第１局面に係る圧延制御装置を備える圧延機である。

本発明の第５局面に係る圧延機は、本発明の第１局面に係る圧延制御装置を圧延機の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、圧延機を駆動するモータが停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によってモータの回転が加速される加速期間中に、圧延材の張力変動や板切れを防止することができる。

実施形態における圧延システムの構成を示すブロック図である。 比較形態において、ミルモータの回転速度指令値、補償値、ミルモータの回転速度、第２モータのトルク指令値、第２テンションリールの実張力、第１モータのトルク指令値、第１テンションリールの実張力のそれぞれのタイムチャートを示す図である。 実施形態において、ミルモータの回転速度指令値、補償値、ミルモータの回転速度、第２モータのトルク指令値、第２テンションリールの実張力、第１モータのトルク指令値、第１テンションリールの実張力のそれぞれのタイムチャートを示す図である。 実施形態によるミルモータの加速制御を説明するフローチャートの前半である。 同後半である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。

圧延機として、タンデム型とリバース型とがある。タンデム型は、タンデムに配置された複数の圧延機で順番に圧延材を圧延する。リバース型は、２つのリールによって圧延材を１回以上往復させて、１台の圧延機で圧延材を圧延する。実施形態では、リバース型を例にして説明する。

図１は、実施形態における圧延システム１００の構成を示すブロック図である。圧延システム１００は、圧延対象である圧延材ＷＫを自動的に所定の目標の厚み（板厚）となるように冷間圧延するシステムであり、例えば、圧延機１と、第１テンションリール２と、第２テンションリール３と、第１デフレクタロール４と、第２デフレクタロール５と、第１張力計６と、第２張力計７と、を備える。圧延システム１００は、第１テンションリール２および第２テンションリール３に巻回された帯状の圧延材ＷＫを、第１テンションリール２と第２テンションリール３と間に配設された圧延機１によって圧延する。

圧延機１は、一対のワークロール１１－１，１１－２を備える。ワークロール１１－１とワークロール１１－２との間には、ロールギャップＲＧが設けられている。ワークロール１１－１は、圧延材ＷＫを上側から押圧する。ワークロール１１－２は、圧延材ＷＫを下側から押圧する。圧延材ＷＫは、ロールギャップＲＧを通過する際に、一対のワークロール１１－１，１１－２によって押圧されて薄く延ばされる。

第１デフレクタロール４は、圧延機１と第１テンションリール２との間に配置されている。第２デフレクタロール５は、圧延機１と第２テンションリール３との間に配置されている。

圧延材ＷＫが図１の矢印Ａ方向に送られている場合、第１テンションリール２、第２テンションリール３、第１デフレクタロール４および第２デフレクタロール５は、以下のように機能する。第１テンションリール２は、入側テンションリールとなり、巻回された圧延材ＷＫにトルクを付与しながら圧延機１へ供給する。第１デフレクタロール４は、第１テンションリール２から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第２デフレクタロール５は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第２テンションリール３の方向に変更する。第２テンションリール３は、出側テンションリールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫにトルクを付与しながら巻き取って収容する。

圧延材ＷＫが矢印Ａ方向と逆方向に送られている場合、第１テンションリール２、第２テンションリール３、第１デフレクタロール４および第２デフレクタロール５は、以下のように機能する。第２テンションリール３は、入側テンションリールとなり、巻回された圧延材ＷＫにトルクを付与しながら圧延機１へ供給する。第２デフレクタロール５は、第２テンションリール３から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第１デフレクタロール４は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第１テンションリール２の方向に変更する。第１テンションリール２は、出側テンションリールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫにトルクを付与しながら巻き取って収容する。

第１張力計６は、第１デフレクタロール４上の圧延材ＷＫに作用している張力を計測する。第２張力計７は、第２デフレクタロール５上の圧延材ＷＫに作用している張力を計測する。

圧延システム１００は、第１モータ２１と、第１モータ駆動部２２と、第２モータ２３と、第２モータ駆動部２４と、ミルモータ２５と、ミルモータ駆動部２６と、速度検出器２７と、圧延制御装置３０と、を備える。なお、圧延制御装置３０は、圧延機１に備えられていてもよい。

第１モータ２１は、第１モータ駆動部２２によって駆動され、第１テンションリール２を回転させる。第２モータ２３は、第２モータ駆動部２４によって駆動され、第２テンションリール３を回転させる。ミルモータ２５は、圧延機１を駆動するモータの一例であり、ミルモータ駆動部２６によって駆動され、一対のワークロール１１－１，１１－２を回転させる。これらの駆動部は、サイリスタ制御やインバータ制御によって、これらのモータを駆動する。速度検出器２７は、ミルモータ２５の回転速度ｖを検出する。

圧延制御装置３０は、圧延システム１００を制御する。この制御には、第１モータ２１の制御、第２モータ２３の制御およびミルモータ２５の制御が含まれる。圧延制御装置３０は、自動速度調節器３０１（ＡＳＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、自動電流調節器３０２（ＡＣＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、ミル起動補償器３０３と、を備える。自動速度調節器３０１および自動電流調節器３０２によって、ミルモータ２５の回転速度ｖがフィードバック制御される。

圧延制御装置３０は、コンピュータ、デジタル回路等によって構成される。コンピュータは、ハードウェア（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等）、及び、ソフトウェア等によって実現される。

自動速度調節器３０１は、速度制御部の一例であり、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１とミルモータ２５の回転速度ｖとの偏差Ｄ１を用いてミルモータ２５の回転速度ｖを自動調節するための速度制御信号Ｓ１を生成する。詳しく説明する。ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１は、圧延制御装置３０がミルモータ２５の回転速度制御をするときに、圧延制御装置３０が生成する回転速度の命令値であり、圧延制御装置３０に予めプログラムされている。自動速度調節器３０１には、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１と速度検出器２７が検出したミルモータ２５の回転速度ｖとが入力される。自動速度調節器３０１は、これらの偏差Ｄ１を比例積分した値を出力する。この値は、ミルモータ２５の回転速度ｖを自動調節するための速度制御信号Ｓ１である。このように、自動速度調節器３０１は、ＰＩ制御によってミルモータ２５の速度制御信号Ｓ１を出力する。

自動電流調節器３０２は、電流制御部の一例であり、速度制御信号Ｓ１とミルモータ２５の電流値Ｉとの偏差Ｄ２を用いてミルモータ２５の電流を自動調節するための電流制御信号Ｓ２である電流指令値を生成する。詳しく説明する。自動電流調節器３０２には、速度制御信号Ｓ１と、ミルモータ駆動部２６がミルモータ２５に供給している電流の電流値Ｉとが入力される。自動電流調節器３０２は、これらの偏差Ｄ２を求め、偏差Ｄ２とミル起動補償器３０３から出力される補償値Ｖ２とを加算した値を比例積分した値を出力する。この値は、ミルモータ２５の電流を自動調節するための電流制御信号Ｓ２（電流指令値）である。このように、自動電流調節器３０２は、ＰＩ制御によってミルモータ２５の電流制御信号Ｓ２を出力する。ミルモータ駆動部２６は、電流制御信号Ｓ２（電流指令値）に基づいて、ミルモータ２５を駆動する。

ミル起動補償器３０３は、モータ回転速度補償部の一例であり、圧延機１が起動するとき（すなわち、ミルモータ２５を停止から目標回転速度にするとき）、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１の上昇にミルモータ２５の回転速度ｖを追従させるための補償を実行する。ミル起動補償器３０３が出力する補償値Ｖ２は、電流値である。補償値Ｖ２は、ミルモータ２５の定格電流より小さい値であり、実際に圧延システム１００を稼働させて、圧延システム１００の管理者が決定する。ミル起動補償器３０３は、自動電流調節器３０２に電流指令値を上げさせることによって、上記補償を実行する。

ミル起動補償器３０３は、デジタル回路のようなハードウェアでもよいし、コンピュータソフトウェアでもよい。

自動電流調節器３０２（電流制御部の一例）は、ミルモータ駆動部２６がサイリスタ制御によってミルモータ２５を駆動する場合に用いられる。自動電流調節器３０２は、電流指令値（電流制御信号Ｓ２）をミルモータ駆動部２６に送り、ミルモータ駆動部２６は、電流指令値に基づいて、ミルモータ２５を駆動する。

ミルモータ駆動部２６がインバータ制御によってミルモータ２５を駆動する場合、自動電流調節器３０２の替わりに、自動トルク調節器（ＡＴＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）が用いられ、ミル電流Ｉの替わりに、ミルモータ２５のトルク値を検出するトルク検出器が用いられる。自動トルク調節器（トルク制御部の一例）は、速度制御信号Ｓ１とミルモータ２５のトルク値との偏差を用いてミルモータ２５のトルクを自動調節するためのトルク制御信号であるトルク指令値を生成する。自動トルク調節器は、トルク指令値（トルク制御信号）をミルモータ駆動部２６に送り、ミルモータ駆動部２６は、トルク指令値に基づいて、ミルモータ２５を駆動する。この場合、ミル起動補償器３０３が出力する補償値Ｖ２は、トルク値である。ミル起動補償器３０３は、自動トルク調節器にトルク指令値を上げさせることによって、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１の上昇にミルモータ２５の回転速度ｖを追従させるための補償を実行する。

圧延制御装置３０は、ミルモータ２５（圧延機１を駆動するモータ）が、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によってミルモータ２５の回転を加速させる。圧延制御装置３０は、この加速期間において、圧延機１の出側では、加速期間の開始前と比べて、圧延材ＷＫに付与するトルクを上げる制御をし、圧延機１の入側では、加速期間の開始前と比べて、圧延材ＷＫに付与するトルクを下げる制御をする。これにより、加速期間中に、圧延材ＷＫに過大な張力がかかることを抑制している。

ミル起動補償器３０３（モータ回転速度補償部）がないとき、加速期間の開始から遅れてミルモータ２５の回転が開始することを、図２および図３を用いて説明する。図１に示す圧延システム１００において、ミル起動補償器３０３を備えない形態を比較形態とする。図２は、比較形態において、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１、補償値Ｖ２、ミルモータ２５の回転速度ｖ、第２モータ２３のトルク指令値、第２テンションリール３の実張力、第１モータ２１のトルク指令値、第１テンションリール２の実張力のそれぞれのタイムチャートを示す図である。これは、加速期間の開始前および加速期間のタイムチャートである。第１テンションリール２が圧延機１の入側に位置し、第２テンションリール３が圧延機１の出側に位置し、圧延材ＷＫが矢印Ａ方向に送られるとする。

図２には、７つのタイムチャートＡ０～Ａ６が示されている。タイムチャートＡ０は、自動速度調節器３０１に入力するミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１のタイムチャートを示す。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１を示す。この値は、回転速度指令値Ｖ１の最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるを示す値（相対値）である。

タイムチャートＡ１は、ミル起動補償器３０３が出力する補償値Ｖ２のタイムチャートを示す。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、補償値Ｖ２（電流値）を示す。この値は、ミルモータ２５の定格電流が１００のとき、定格電流に対して何％であるかを示す値（相対値）である。

タイムチャートＡ２は、速度検出器２７が検出したミルモータ２５の回転速度ｖのタイムチャートを示す。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、ミルモータ２５の回転速度ｖを示す。この値は、ミルモータ２５の回転速度ｖの最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるかを示す値（相対値）である。

タイムチャートＡ３は、第２モータ２３のトルク指令値のタイムチャートを示す。第２モータ２３は、第２テンションリール３（圧延機１の出側に位置するテンションリール）を駆動する。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、第２モータ２３のトルク指令値を示す。この値は、トルク指令値の最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるかを示す値（相対値）である。圧延制御装置３０は、第２モータ２３のトルク指令値を第２モータ駆動部２４へ送る。第２モータ駆動部２４は、このトルク指令値に従って第２モータ２３を駆動する。

タイムチャートＡ４は、第２テンションリール３の実張力のタイムチャートと示す。この実張力は、第２張力計７によって計測された、圧延材ＷＫに作用する張力である。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、張力を示す。この値は、張力の最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるかを示す値（相対値）である。

タイムチャートＡ５は、第１モータ２１のトルク指令値のタイムチャートを示す。第１モータ２１は、第１テンションリール２（圧延機１の入側に位置するテンションリール）を駆動する。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、第１モータ２１のトルク指令値を示す。この値は、トルク指令値の最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるかを示す値（相対値）である。圧延制御装置３０は、第１モータ２１のトルク指令値を第１モータ駆動部２２へ送る。第１モータ駆動部２２は、このトルク指令値に従って第１モータ２１を駆動する。

タイムチャートＡ６は、第１テンションリール２の実張力のタイムチャートを示す。この実張力は、第１張力計６によって計測された、圧延材ＷＫに作用する張力である。横軸は、経過時間を示す。縦軸は、張力を示す。この値は、張力の最大値が１００のとき、この最大値に対して何％であるかを示す値（相対値）である。

時刻ｔ１は、圧延制御装置３０にミル起動を命令する入力がされた時刻である。時刻ｔ１より前は、ミルモータ２５の停止期間（加速期間の開始前）である。時刻ｔ１から加速期間が開始する。図２では加速期間の途中まで示されている。タイムチャートＡ０を参照して、圧延制御装置３０は、時刻ｔ１で、回転速度指令値Ｖ１について、０から目標回転速度まで上昇させる処理を開始する。回転速度指令値Ｖ１は、加速期間中、時間の経過に従って徐々に大きくなる。タイムチャートＡ１を参照して、比較形態は、ミル起動補償器３０３を備えないので、加速期間を含む全ての期間で補償値Ｖ２はゼロとしている。

タイムチャートＡ３およびタイムチャートＡ５を参照して、上記処理の開始（時刻ｔ１）と同期して、圧延制御装置３０は、第２モータ２３のトルク指令値を上げ、第１モータ２１のトルク指令値を下げる。

タイムチャートＡ２を参照して、時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２で、ミルモータ２５の回転が開始する。すなわち、加速期間の開始から遅れてミルモータ２５の回転が開始する。

ミルモータ２５の回転が開始する時刻は、時刻ｔ１より遅れた時刻ｔ２である。時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間では、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１は、徐々に大きくなっているが、ミルモータ２５は停止したままである。ミルモータ２５が停止しているとき、一対ワークロール１１－１，１１－２と圧延材ＷＫには静摩擦力が作用し、ミルモータ２５が回転しているとき、一対のワークロール１１－１，１１－２と圧延材ＷＫには動摩擦力が作用する。静摩擦力は動摩擦力より大きいので、回転速度指令値Ｖ１が小さいとき、ミルモータ２５の駆動力は、静摩擦力に抗することができず、ミルモータ２５は回転を開始することができない。これが原因で、ミルモータ２５の回転の開始が遅れると考えられる。

時刻ｔ２でミルモータ２５の回転が開始することにより、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１の上昇に追従して、ミルモータ２５の回転速度ｖが上昇する。

時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間、ミルモータ２５は回転していないので、圧延材ＷＫは矢印Ａ方向に送られていない。従って、この期間、第２テンションリール３の実張力が大きくなり（タイムチャートＡ４）、かつ、第１テンションリール２に実張力が小さくなる（タイムチャートＡ６）。従って、時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間は、これの前の期間と比べて、圧延材ＷＫの長手方向に沿って圧延材ＷＫに作用する張力が変動し、圧延機１の出側では圧延材ＷＫに作用する張力が大きくなり、圧延機１の入側では圧延材ＷＫに作用する張力が小さくなる。

この張力が大きくなることが原因で圧延材ＷＫの張力変動や板切れが発生することがある。特に、圧延材ＷＫが薄い場合、張力変動や板切れが発生し易い。詳しく説明する。圧延材ＷＫが厚いとき、第１テンションリール２および第２テンションリール３が圧延材ＷＫに付与するトルクが大きくされている。圧延材ＷＫに付与されるトルクがもともと大きいので、時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間に、圧延材ＷＫに作用する張力が大きくなっても、この影響は小さく、圧延材ＷＫが張力変動や板切れすることはない。

これに対して、圧延材ＷＫが薄いとき、第１テンションリール２および第２テンションリール３が圧延材ＷＫに付与するトルクが小さくされている。このため、時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間に、圧延材ＷＫに作用する張力が大きくなると、この影響を大きく受けて、圧延材ＷＫが張力変動や板切れすることがある。

実施形態によれば、加速期間の開始からミルモータ２５の回転を開始させることができる。これを図１および図３を用いて説明する。図３は、実施形態において、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１、補償値Ｖ２、ミルモータ２５の回転速度ｖ、第２モータ２３のトルク指令値、第２テンションリール３の実張力、第１モータ２１のトルク指令値、第１テンションリール２の実張力のそれぞれのタイムチャートを示す図である。これは、加速期間Ｔ１の開始前、加速期間Ｔ１、加速期間Ｔ１の終了後のタイムチャートである。第１テンションリール２が圧延機１の入側に位置し、第２テンションリール３が圧延機１の出側に位置し、圧延材ＷＫが矢印Ａ方向に送られるとする。

図３には、７つのタイムチャートＢ０～Ｂ６が示されている。図３に示す時刻ｔ１と時刻ｔ２は、図２に示す時刻ｔ１と時刻ｔ２と同じである。時刻ｔ３は、加速期間Ｔ１が終了する時刻である。時刻ｔ１～時刻ｔ３が加速期間Ｔ１となる。加速期間Ｔ１は、予め調べられており、圧延制御装置３０に加速期間Ｔ１の値が予め記憶されている。

タイムチャートＢ０は、タイムチャートＡ０と同様に、自動速度調節器３０１に入力するミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１のタイムチャートを示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ０の横軸および縦軸と同じである。加速期間Ｔ１の終了後、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１は一定となる。

タイムチャートＢ１は、タイムチャートＡ１と同様に、ミル起動補償器３０３が出力する補償値Ｖ２のタイムチャートを示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ１の横軸および縦軸と同じである。ミル起動補償器３０３は、加速期間Ｔ１の全期間で、０より大きい所定値（所定値は電流値である）を補償値Ｖ２として出力し、加速期間Ｔ１の開始前および終了後、補償値Ｖ２として０を出力する。

ミル起動補償器３０３が上記所定値を補償値Ｖ２として出力する期間が、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１の上昇にミルモータ２５の回転速度ｖを追従させるための補償を実行する補償期間Ｔ２となる。実施形態では、補償期間Ｔ２が加速期間Ｔ１と一致している。ミル起動補償器３０３は、補償期間Ｔ２において、補償値Ｖ２（補償の大きさ）を一定にしている。

タイムチャートＢ２は、タイムチャートＡ２と同様に、速度検出器２７が検出したミルモータ２５の回転速度ｖのタイムチャートを示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ２の横軸および縦軸と同じである。加速期間Ｔ１中の補償値Ｖ２により、時刻ｔ１でミルモータ２５の回転を開始させることができるので、時刻ｔ１から、ミルモータ２５の回転速度ｖは、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１の上昇に追従させることができる。

タイムチャートＢ３は、タイムチャートＡ３と同様に、第２モータ２３のトルク指令値のタイムチャートを示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ３の横軸および縦軸と同じである。圧延制御装置３０は、加速期間Ｔ１が終了すると（時刻ｔ３）、第２モータ２３のトルク指令値を下げる。

タイムチャートＢ４は、タイムチャートＡ４と同様に、第２テンションリール３の実張力のタイムチャートと示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ４の横軸および縦軸と同じである。

タイムチャートＢ５は、タイムチャートＡ５と同様に、第１モータ２１のトルク指令値のタイムチャートを示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ５の横軸および縦軸と同じである。圧延制御装置３０は、加速期間Ｔ１が終了すると（時刻ｔ３）、第１モータ２１のトルク指令値を上げる。

タイムチャートＢ６は、タイムチャートＡ６と同様に、第１テンションリール２の実張力のタイムチャートと示す。横軸および縦軸は、タイムチャートＡ６の横軸および縦軸と同じである。

実施形態によれば、加速期間Ｔ１が開始したとき（時刻ｔ１）、ミルモータ２５の回転を開始させることができる（時刻ｔ１）。よって、ミルモータ２５の回転が開始するタイミングが、第２モータ２３のトルク指令値が上がるタイミングおよび第１モータ２１のトルク指令値が下がるタイミングと一致させることができ（時刻ｔ１）、かつ、ミルモータ２５の回転を加速から等速するタイミングが、第２モータ２３のトルク指令値が下がるタイミングおよび第１モータ２１のトルク指令値が上がるタイミングと一致させることができる（時刻ｔ３）。この結果、第１テンションリール２の実張力および第２テンションリール３の実張力は、加速期間Ｔ１の開始前、加速期間Ｔ１、加速期間Ｔ１の終了後において、大きく変動することなく、ほぼ一定にすることができる。

以上より、実施形態によれば、加速期間Ｔ１中に、圧延材ＷＫの張力変動や板切れを防止することができる。

図４は、実施形態によるミルモータ２５の加速制御を説明するフローチャートの前半である。図５は、同後半である。図１、図４および図５を用いて、この加速制御を説明する。図１および図４を参照して、ミルモータ２５は、停止している（Ｓ１）。圧延制御装置３０は、ミル起動を命令する入力がされたか否か判断する（Ｓ２）。圧延制御装置３０は、ミル起動を命令する入力がされていないと判断したとき（Ｓ２でＮｏ）、処理Ｓ２を繰り返す。

圧延制御装置３０は、ミル起動を命令する入力がされたと判断したとき（Ｓ２でＹｅｓ）、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１を、０から目標回転速度まで上昇させる処理（以下、上昇処理）を開始し、かつ、圧延制御装置３０に備えられるタイマー（不図示）をスタートさせて、加速期間Ｔ１の計測を開始する（Ｓ３、図３の時刻ｔ１）。

圧延制御装置３０は、上昇処理の開始と同期させて、第２モータ２３のトルク指令値を上げ、かつ、第１モータ２１のトルク指令値を下げる（Ｓ４、時刻ｔ１）。ミル起動補償器３０３は、上昇処理の開始と同期させて、補償値Ｖ２を０から所定値に切り換える処理をする（Ｓ５、時刻ｔ１）。

図１および図５を参照して、圧延制御装置３０は、上記タイマーが計測した時間が加速期間Ｔ１の終了に到達したか否かを判断する（Ｓ６）。圧延制御装置３０は、上記タイマーが計測した時間が加速期間Ｔ１の終了に到達していないと判断したとき（Ｓ６でＮｏ）、圧延制御装置３０は、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１を、目標回転速度まで上昇させる処理を継続する（Ｓ７）。そして、圧延制御装置３０は、処理Ｓ６をする。

圧延制御装置３０は、上記タイマーが計測した時間が加速期間Ｔ１の終了に到達していると判断したとき（Ｓ６でＹｅｓ）、圧延制御装置３０は、ミルモータ２５の回転速度指令値Ｖ１を目標回転速度に固定する処理（固定処理）を開始する（Ｓ８、図３の時刻ｔ３）。

圧延制御装置３０は、固定処理の開始と同期させて、第２モータ２３のトルク指令値を下げ、かつ、第１モータ２１のトルク指令値を上げる（Ｓ９、時刻ｔ３）。ミル起動補償器３０３は、固定処理の開始と同期させて、補償値Ｖ２を所定値から０に切り換える処理をする（Ｓ１０、時刻ｔ３）。

実施形態の変形例について説明する。ミルモータ２５が停止状態から回転し始めると、一対のワークロール１１－１，１１－２と圧延材ＷＫに作用する摩擦力は、静摩擦力から動摩擦力に変わるので、摩擦力が小さくなる。よって、少なくとも加速期間Ｔ１の開始時を補償期間Ｔ２にすれば、加速期間Ｔ１の開始から、ミルモータ２５の回転を開始させることができると考えられる。図３では、補償期間Ｔ２と加速期間Ｔ１とが一致しているが、これに限定されない。補償期間Ｔ２は、少なくとも加速期間Ｔ１の開始時（時刻ｔ１）を含めばよく、加速期間Ｔ１より短くてもよい。

図３では、補償期間Ｔ２中の補償値Ｖ２は、一定であるが、これに限定されない。上述したように、ミルモータ２５が停止状態から回転し始めると、摩擦力が小さくなるので、加速期間Ｔ１の開始時に補償値Ｖ２を大きくし、その後、補償値Ｖ２を下げてもよい。補償値Ｖ２は、階段状に下げてもよいし、徐々に下げてもよい。すなわち、補償期間Ｔ２の開始から終了に向かうに従って補償値Ｖ２（補償の大きさ）を下げてもよい。

図１を参照して、実施形態では、圧延材ＷＫに張力を付与する装置として、テンションリール（第１テンションリール２、第２テンションリール３）を用いているが、これに限定されず、例えば、ブライドルロールでもよい。

１ 圧延機
２ 第１テンションリール
３ 第２テンションリール
２１ 第１モータ
２２ 第１モータ駆動部
２３ 第２モータ
２４ 第２モータ駆動部
２５ ミルモータ
２６ ミルモータ駆動部
２７ 速度検出器
３０ 圧延制御装置
１００ 圧延システム
３０１ 自動速度調節器
３０２ 自動電流調節器
３０３ ミル起動補償器
Ａ 圧延材が送られる方向
Ｄ１，Ｄ２ 偏差
Ｉ ミルモータへ供給されている電流の電流値
Ｓ１ 速度制御信号
Ｓ２ 電流制御信号
Ｔ１ 加速期間
Ｔ２ 補償期間
Ｖ１ ミルモータの回転速度指令値
Ｖ２ 補償値
ｖ ミルモータの回転速度
ＷＫ 圧延材

Claims (7)

1. 圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御装置であって、
   前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御部と、
   前記速度制御信号と前記モータの電流値との偏差を用いて前記モータの電流を自動調節するための電流制御信号である電流指令値を生成する電流制御部と、
   前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償を実行するモータ回転速度補償部と、を備え、
   前記電流指令値に基づいて、前記モータは駆動されており、
   前記モータ回転速度補償部は、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記電流制御部に出力して前記電流制御部に前記電流指令値を上げさせることによって前記補償を実行する、
   圧延制御装置。
2. 圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御装置であって、
   前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御部と、
   前記速度制御信号と前記モータのトルク値との偏差を用いて前記モータのトルクを自動調節するためのトルク制御信号であるトルク指令値を生成するトルク制御部と、
   前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償を実行するモータ回転速度補償部と、を備え、
   前記トルク指令値に基づいて、前記モータは駆動されており、
   前記モータ回転速度補償部は、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記トルク制御部に出力して前記トルク制御部に前記トルク指令値を上げさせることによって前記補償を実行する、
   圧延制御装置。
3. 前記モータ回転速度補償部は、前記補償を実行する補償期間において、補償値の大きさを一定にする、請求項１または２に記載の圧延制御装置。
4. 前記モータ回転速度補償部は、前記補償を実行する補償期間において、前記補償期間の開始から終了に向かうに従って補償値を下げる、請求項１または２に記載の圧延制御装置。
5. 圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御方法であって、
   前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御ステップと、
   前記速度制御信号と前記モータの電流値との偏差を用いて前記モータの電流を自動調節するための電流制御信号である電流指令値を電流制御部で生成する電流制御ステップと、
   前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償をモータ回転速度補償部で実行するモータ回転速度補償ステップと、を備え、
   前記電流指令値に基づいて、前記モータは、駆動されており、
   前記モータ回転速度補償ステップは、当該モータ回転速度補償部の補償値を前記電流制御部に出力して前記電流制御部に前記電流指令値を上げさせることによって前記補償を実行する、
   圧延制御方法。
6. 圧延材を圧延する圧延機を駆動するモータが、停止から目標回転速度になるまで、フィードバック制御によって前記モータの回転が加速される加速期間において、前記圧延機の出側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを上げる制御をし、前記圧延機の入側では、前記加速期間の開始前と比べて、前記圧延材に付与するトルクを下げる制御をする圧延制御方法であって、
   前記モータの回転速度指令値と前記モータの回転速度との偏差を用いて前記回転速度を自動調節するための速度制御信号を生成する速度制御ステップと、
   前記速度制御信号と前記モータのトルク値との偏差を用いて前記モータのトルクを自動調節するためのトルク制御信号であるトルク指令値をトルク制御部で生成するトルク制御ステップと、
   前記加速期間のうち、前記加速期間の開始時に、前記フィードバック制御において、前記回転速度指令値の上昇に前記回転速度を追従させるための補償をモータ回転速度補償部で実行するモータ回転速度補償ステップと、を備え、
   前記トルク指令値に基づいて、前記モータは、
   駆動されており、
   前記モータ回転速度補償ステップは、前記モータ回転速度補償部の補償値を前記トルク制御部に出力して前記トルク制御部に前記トルク指令値を上げさせることによって前記補償を実行する、
   圧延制御方法。
7. 請求項１～４のいずれか一項に記載の圧延制御装置を備える圧延機。

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