JPH01266915A - ストリップ巻取機の張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ストリッププロセスラインに設置されるスト
リップ巻取機の張力制御方法に関する。

〈従来の技術〉 従来のストリッププロセスラインでは、ストリップの巻
始めから巻終りまでの間で、その張力を略一定とすべく
、ストリップ巻取機を駆動する直流電動機の制御を行な
っている。

ところで、直流電動機の制御に関する基本式は、第７図
を参考にして、以下のように求められる。

巻取トルクＴＬはストリップのコイル径Ｄ１ストリップ
の張力Ｆとにより、次式のように表わされる。

ＴＬ　　−−□　Ｄ　Ｆ　　　　　　　・・・・・・・
・・　（１）また直流電動機の減速比ｉを考慮して電動
機トルクＴ４は次式のように表わされる。

ＴＭ　＝　ＴＨ，ｉ　　＝　−Ｄ　Ｆ　ｉ　　・・・・
・・　（２）一方、一般の直流電動機の基本特性として
界磁Φと、電機子電流■３と、電動機トルク′ＦＭとの
間には次式が成り立つ。

ＴＭ　＝　Ｋ　Ｉφ■３　　　　　　　・・・・・　（
３）但しに、　は定数である。

（２）式は（３）弐を考慮すると以下のようになる。

ス１〜リップ、移送速度Ｓは、電動機回転数ｒ）とする
と次式で表わされる。

Ｓ−πＤｉｎ　　　　　　・・・・・・・・・・・・　
（５）一般に電動機回転数ｎは、電動機逆起電圧Ｅ、、
、ｆとすると以下のように表わされる。

Ｋ２Φ （５）式は（６）式を考慮すると以下のようになる。

Φ　　　πｉ　　　ＥＩＩ（ （４）式に（７）式を代入すると以下のようになる。

２に１π　　ｌＥｍｆ 以上の結果からストリップ張力Ｆを制御するには（４）
式又は（８）式に従ってＤ／Φ又はＳ／Ｅ’、ｍｆに基
づいて電機子電流■３を制御すればよいことがわかる。

たとえば、第８図に示すように、電機子電流を、張力設
定Ｔに慣性補正ｄ　ｖ　／　ｄ　ｔを加えた量（Ｔ十ｄ
　ｖ　／　ｄ　ｔ　）　　に比例して制御する一方、界
磁電流を、ストリップのコイル径りに比例して制御して
いる。このものは、上述の（４）式において、Ｄ／Φの
比を一定に保ちつつ、電機子電流１つは略一定に制御し
た場合に相当する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の制御方法においては、Ｄ／Φが〜
・定になるように制御しているので、Ｄが小さい巻始め
状態にΦが小さくなり、上記（３）式により、電動機ト
ルクＴＭ及び准取トルクＴＬが小さくなり、電動機能力
を最大限に宿すことができないという欠点を有するもの
であった。

ところで、ストリッププロセスラインとは異なるが、熱
間圧延ラインのダウンコイラの張力制御においては第９
図、第１０図に示すような制御方法が採用されている。

すなわち、第９図に示すものは、電機子電流を、４貫性
補正を加ねえたストリップ張力′ｒとＤ／φとの積に比
例して、可変制御するようにしたものである。これば上
述の（４）式に基づく制御である。

しかしなから、このものでは、界磁Φは直接、検知して
制御できる物理量ではなく、界磁電流をＪＥ用褥Ｍ：古
Ｉ−丁稜知し、ｌ必扱知結里あζら端算ＬＬより求める
ようにしているため、正確に界磁小を求めることができ
ないという問題がある。特に電動機回転数ｎがヘース凹
転数（界磁Φと電機子逆起電圧Ｅｍｆとが定格値のとき
の電動機回転数をいう。）以」二となった場合の界磁Φ
が弱められた状態や、電動機回転数等の過渡状態のヒス
テリシス発生時等において、界磁Φの演算値と実績値と
の誤差が大きくなり、この結果ストリップ張力Ｔに設定
値との誤差を生しさせる。

一方、第１０図に示すものは、張力設定Ｔにコイル径り
の積に、慣性補正を行なう。さらに電動機角速度ωによ
り電動機回転数を演算し、該電動機回転数かベース回転
数以上の回転数ではコイル径りとス１〜リップの張力Ｆ
との積に応じて電機子電流を制御する一方、電動機回転
数かヘース回転速度以上となると、上記ＤＦと電動機角
速度Ｗとの積に応じて、電機子電流を制御することによ
り、高張力得つつ加速時間の短縮を図ったものである。

このものはベース回転数以上においては、界磁ΦＬ一定
上ｆ挑ぽ、土辻出＋、Ｉ、ｌ弐汀基り１ｔ７旦Ｌす。

プ張力Ｆを制御しつつ、ベース回転数以上においては電
機子逆起電圧Ｅ　ｍ　ｆを一定とすれば上述の（８）式
に基づいてストリップの張力Ｔを制御したものに相当も
のである。

しかしながらこのものでは、通常コイル径りは、巻き取
られるストリップの板厚と巻きターン数との積に基づい
て演算されるものであるため、コイルにおけるストリッ
プの占積率が変動するとコイル径りの演算に変動が生し
たり、ストリップがある程度コイルに巻かれないとデー
タが更新されないため検知時点と、制御時との時間差が
生じたりして、共にストリップの張力Ｆの変動を生じさ
せるという原因となるものであった。

本発明は、このような従来の技術の問題点に鑑みてなさ
れたもので、電動機の能力を有効利用できると共に張力
を高精度に制御することのできるスＩ〜リップ巻取機の
張力制御方法を提供することを目的とする。

く課題を解決するだめの手段〉 上記課題は、直流電動機の逆起電圧が定格逆起電圧より
も小なる所定値以下の場合には、直流電動機の電機子電
流を、その界磁に対するストリップのコイル径の比に比
例制御する一方、逆起電圧が前記所定値以上の場合には
、電機子電流を、逆起電圧に対するストリップ移送速度
の比に比例して制御することで解決できる。

〈作　用〉 前記所定値以下の逆起電圧の場合には上述の（４）式に
基づいて、ストリップの張力Ｆが制御される。

一方、前記所定値以上の逆起電圧の場合には、」−述の
（８）式に基づいてストリップの張力Ｆが制御される。

この結果、正確かつ高い張力を与えることが可能となる
。

〈実施例〉 以下に図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図において、１０は直流電動機、１１は電機子電流
供給用電源回路、１２は電機子電流検出用抵抗、１３は
界磁コイル、１４は界磁電流検出用抵抗、１５は界磁電
流供給用電源回路、１６は自動電流調整器及び１７は逆
起電圧が定格値以下の所定値たとえば定格値の２０％の
逆起電圧値となった時に接点７ａから接点７ｂに切り換
えるスイッチである。１８は電機子逆起電圧検出手段で
ある。

電機子電流Ｉの設定値が図示しないポテンショメータか
ら加算器２０に入力され、該加算器２０には、慣性補償
ｄ　ｖ　／　ｄ　ｔが入力されている。ストリップのコ
イル径りが除算器２１に入力される一方、界磁コイル１
３を流れる界磁電流Ｉｆから演算された界磁４】が前記
除算器２１に入力されている。そして、該除算器２１か
らの出力Ｄ／Φは、スイ、チアの接点７ａを介して積算
器２２に入力されている。

除算器２３には、ストリップ移送速度Ｓが入力されると
共に電機子逆起電圧検出手段１８の出力である直流電動
機１０の逆起電圧Ｅｍｆが入力されており、該除算器２
３からの出力Ｓ／ＴＥ、ｆｆ１ｆがスイッチ７の接点７
ｂを介して、前記積算器２２に入力されている。

また、積算器２２の出力は、抵抗１２により検出された
電機子電流■３と共に加算器２４に入力されている。

加算器２５には、第２図に示すような電動機回転数ｎの
関数で表わされた設定界磁電流Ｉ　ｆｒＧｆが入力され
ている。すなわち、界磁電流Ｉ　ｒｒＱｆは、ヘース回
転数以下の回転数領域では、界磁電流Ｉｆｅ□が定格界
磁電流の一定値となり、ヘース回転数以上の回転数領域
では、定格逆起電圧を保持するような界磁電流値となる
ように設定されている。

ここでヘース回転数以上においては、界磁のヒステリシ
スの影響があるため、設定値どうりの界磁電流Ｉ　ｆｒ
Ｑｆを流しても定格逆起電圧に保たれない場合がある。

そこでこの弊害を防止すべく本実施例では以下の構成が
付加されている。

すなわち直流電動機１０の逆起電圧Ｅｍｆを加算器２５
に入力すると共に、その定格逆起電圧を同しく加算器２
５に入力し、これらの差分を、補正としてベース回転数
以」二で閉じる接点２６を介して加算器２４に入力して
電動機回転数の関数に加え、界磁電流Ｉ　ｆｒｅｆの設
定としている。

第３図に本実施例を実施した結果を示す。すなわち、電
機子逆起電圧Ｅ０が定格逆起電圧の２０％となるまでは
、電機子電流■３をＤ／φに比例して増減制御する。

本来、電機子電流１．をＳ／Ｅに比例して制御する方が
、従来例のような界磁Φ、コイル径りの演算誤差や演算
遅れを生じさせないので好適である。しかし、ストリッ
プの巻取開始直後は、ストリップ移送速度Ｓを小さく設
定する必要があるため、電動機回転数ｎも小さくなって
おり、したがって、前述の（６）式に示すように電機子
逆起電力Ｅ　−ｒ　ｉＪ小さくなる。この結果、電機子
逆起電圧Ｉｈ、の微小な変動たとえば、外乱ノイズ等に
よる変動が直接、Ｓ／Ｅ、、、に関与し、制御系を不安
定にさせる。この弊害を排除すべく、電機子逆起電圧Ｉ
Ｅｍｆの小なる所定値（本実施例では定格逆起電圧の２
０％）になるまでは、Ｄ／４）に基づいて電機子電流Ｉ
ｎを制御するのである（図中イの範囲）。

そして、電機子逆起電圧Ｅ０が定格起電圧の２０％の値
以上となれば、上述のごと＜Ｓ／ＩＥＩＩ。

に比例して電機子電流Ｉａを制御するのである。

ストリップ移送速度Ｓの増大に伴なって、電動機回転数
ｎが増大して、・＼−ス回転数となったとき（図中り点
）以険では、第４図に示すように、電動機回転数ｎの増
大に応じて界磁電流Ｉ、を減少せしめて界磁Φを漸減さ
せると共に、電機子逆起電圧Ｅ、を定格逆起電圧（一定
値）になるように制御される（第３図中ハの範囲）。こ
の際従来では、演算された界磁Φに基づいて１〕／Φに
比例して電機子電流Ｉａを制御するようにしていたので
、界磁Φのヒステリシスによる演算誤差を生しさせ、ス
ｌ−リップの張力変動を招いた（図中三部分）が、本実
施例では上述の（８）式に基づきそれぞれ実測したスト
リップ移送速度Ｓ及び電機子逆起電力Ｂ　ｍｆにより求
まるＳ／Ｅ□に比例して電機子電流■３を制御するよう
にしているため、ストリップの張力変動が抑制されてい
る（図中ト部分）。

この後、ストリップ移送速度Ｓが一定値になると、電動
機回転数ｎは、上述の（５）式に従ってコイル半径りの
増大に伴なって減少する。したがって界磁Φ（界磁電流
ｒｒ）は第２図に示す関数関係に従って漸増する（図中
ホの範囲）。

電動機回転ｖＪ、ｎの低下により、これかヘース回転数
よりも低下すると、同様に第２図に示す関数関係に従っ
て、界磁Φ（界磁電流Ｉｆ）は定格界磁電流に保持され
る（図中への範囲）。

この範囲においては電動機回転数ｎの低下に伴ない電機
子逆起電力Ｅ　ｍ　ｆが小さくなるため、Ｓ／Ｅ、、ｆ
に比例して電機子電流が自動的に上がり、ストリップ張
力Ｆは一定に保たれる。

但し、定格電機子電流で使用されている場合、第５図（
Ｂ）に示すようにストリップ張力Ｆは低下する。

なお、第３図においてストリップ張力Ｆが一定値より若
干高くなっているのは、巻取初期には、コイル径りが小
さく大きなトルクを必要とするため、設定値を高めて設
定したためである。

また、第５図（Ａ）に示すように、従来では界磁Φによ
りコイル径りの補償を行なっているため、上述の（３）
式及び（６）式によればストリップ移送速度Ｓすなわち
電動機回転数ｎを低下させても、電機子逆起電圧Ｅｍｆ
が低下するのみでΦが変化しないので、上述の（７）式
及び（８）式によりストリップ張力Ｆは変わらない。こ
れに対して、第５図（Ｂ）に示すように、本実施例では
、ストリップ移送速度Ｓすなわち電動機回転数ｎを低下
させた場合、ストリップの張力Ｆを増大させることがで
きる。すなわち、電機子逆起電圧Ｅｆｆｉｆを一定にす
れば、−上述の（６）弐により電動機回転数ｎが低下す
ると界磁φは増大し、上述の（７）及び（８）式に従っ
て同じ電機子電流■３であってもストリップの張力Ｆを
増大させることができるのである。この結果、ストリッ
プの板厚が大である場合には、ストリップ移送速度Ｓを
低下させ、張力Ｆ及びトルクＴ　１．の増大を図って、
円滑な巻取操作ができるようにしている。なお、第６図
にストリップ移送速度Ｓすなわち電動機回転数ｎを変化
させた場合のストリップの張力Ｆへの影響を計算した結
果を示す。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、電動機の能力を
有効に利用することができると共に、張力を高精度に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の制御回路図、第２図は同
上の設定界磁と電動機回転数との関係を示す図、第３図
は同上の実施例を実施した結果を示す図、第４図は同」
二の界磁、電動機逆起電圧、電動機回転速度特性を示す
図、第５図は同上の張力増大機能を説明するだめの図、
第６図は同上の電動機回転数と張力との関係を示す図、
第７図は直流電動機の制御を説明するための図、第８図
。 第９図及び第１０図は従来の巻取機の張力制御方法を示
す図である。 １０・・直流電動機、１５・・・界磁電流供給用電源、
１６・・・（電機子電流の）自動電流調整器、１８・・
・電機子逆起電圧検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストリップ巻取機を駆動する直流電動機を制御し
   て、ストリップの張力を制御するストリップ巻取機の張
   力制御方法において、前記直流電動機の逆起電圧が定格
   逆起電圧よりも小なる所定値以下の場合には、前記直流
   電動機の電機子電流を、前記直流電動機の界磁に対する
   ストリップのコイル径の比に比例して制御する一方、前
   記逆起電圧が前記所定値以上の場合には、前記電機子電
   流を、前記逆起電圧に対するストリップ移送速度の比に
   比例して制御することを特徴とするストリップ巻取機の
   張力制御方法。