JPH0347620A - 巻取り機及び巻戻し機の張力制御装置 - 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、ストリップなどの被巻取物の巻取り及び巻戻
しに用いられる機器の張力制御装置に関するものである
。

［従来の技術］ 圧延ラインなとてのストリップに付与する張力は、その
形状、材質、ラインの構造などに基づいて設定され、目
標張力に対して変動を生じることのないように制御され
る。

第５図は従来の張力制御装置の一例を示すブロック図で
ある。ここては、ストリップを巻取る場合を示し、テン
ションリールｌのトルクを制御してミル２の出側のスト
リップの張力制御を行うものである。

テンションリールｌの駆動は、電動発電ａ（ＭＧ）の直
流電動機（Ｍ）３によって行われる。この直流電動機３
の電機子には、ＭＧを構成する発電機（Ｇ）４の電機子
か接続されている。また、ミル２の駆動源には、ミルモ
ータ５か駆動源として用いられる。直流電動機３の回転
軸にはパルスゼネレータ６か連結され、同様にミルモー
タ５にもパルスゼネレータ７か連結されている。

直流電動機３は界磁コイル８を備え、発電機４は界磁コ
イル９を備えている。界磁コイル９の制御部は、張力を
設定する張力設定器１０．その設定値と電機子回路に挿
入されている電機子電流検出器１４の出力との偏差を求
める減算器１１．この減算器１１の出力に基づいて電機
子電流を制御する電機子電流制御部１２．及び電機子電
流制御部１２の出力に基づいて界磁コイル９を駆動する
サイリスタ装置１３より構成されている。

一方、界磁コイル８の制御部は、パルスゼネレータ６及
び７の出力に基づいてコイル径を算出するコイル径算出
回路１５．このコイル径算出回路１５の算出結果に基づ
いて目標界磁磁束を算出する界磁算出回路１６．この界
磁算出回路１６の出力によって界磁電流を算出する界磁
電流算出回路１７．この界磁電流算出回路１７による界
磁電流と界磁電流検出値との偏差を求める減算器１８、
この減算器１８の出力に基づいて界磁電流を制御する界
磁電流制御回路１９．この界磁電流制御回路１９の出力
に基づいて界磁コイル９を駆動するサイリスタ装置２０
．及び界磁コイル８の界磁電流を検出する界磁電波検出
器２１より構成されている。

また、ミルモータ５の制御部は、ライン速度を設定する
ライン速度設定器２２．ミルモータ５の回転を検出する
パルスゼネレータ２３．このパルスゼネレータ２３の出
力とライン速度設定器２２の出力との偏差を求める減算
器２４．及びこの減算器２４の出力に基づいてミルモー
タ５を制御する速度制御回路２５により構成される。

次に、以上の構成による張力制御部首について説明する
。

まず、ミルモータ５に対する制御について説明する。

ライン速度設定器２２のライン速度設定ボリュームをオ
ペレータによって回転操作することによつ目標速度Ｖ、
。「を設定する。この設定値ｖｒｅｆとパルスゼネレー
タ２３による実速度Ｖとの減算を減算器２４によって行
う。この偏差に基づいて速度制御回路２５は、ミルモー
タ５の速度Ｖが目標速度ｖ１゜ｆになるように速度制御
する。

次に、界磁制御について説明する。

パルスゼネレータ６によるマンドレル速度とパルスゼネ
レータフによるライン速度とに基づいて、コイル径算出
回路１５によりテンションリールｌのコイル径りを算出
する。この算出したコイル径りに基づいて、界磁算出回
路１６は目標界磁φｒｅｆを算出する。この目標界磁φ
ｒｅｆに基づいて、界磁電流算出回路１７は目標界磁電
流Ｉｆｒｅ４を算出する。ここでは、界磁φ−界磁電流
Ｉｆの飽和特性を補償する。ついで減算器１８によって
、目標界磁電流１ｆ、ｅｒと界磁電流検出器２１の界磁
電流検出値との偏差を求める。この偏差に基づいてＹＬ
ａ子電流検出器１４は、サイリスタ装置２０を介して界
磁コイル８の界磁電流を制御し、界磁電流Ｉｆか目標界
磁電流Ｉ　ｆ　ｒｅｒに等しくなるようにする。

更に、電機子電流制御について説明する。

張力設定器１０の張力設定ボリュームを、オペレータに
よって、回転操作することにより張力を設定する。この
設定による目標７ｉ、種子電流Ｉａｒｅｒと電機子電流
検出器１４の電機子電流値Ｉａとの偏差を減算ｉｌｌに
よって求める。この偏差値に基づいて電機子電流制御部
１２は、サイリスタ装置１３を介して界磁コイル９の界
磁電流を制御する。この制御により、発電機４の端子電
圧か制御され、結果的に電機子電流Ｉａか目標電機子電
流Ｉ　ａｒｅｆに等しくなる。

ここて、テンションリールｌの張力Ｔは、次式％式％ （２） （ただし、Ｋ１は定数、Ｄはコイル径）また、ライン速
度Ｖは次式て表される。

ｖ＝に、　　・Ｅ／φ・Ｄ したかって、磁束φは逆起電圧をＥ　ｍａｎとすると次
式て示される。

φ＝に、　　・　（Ｅ　、ａａｗ　／　Ｖ　）　　・Ｄ
ここで、上記第５図の制御装置は、φ／Ｄが一定になる
ようにして制御を行うものである。

次に、上記制御装置とは異なる制御原理による張力制御
装置として、最大トルクリール制御によるものがある。

すなわち、以下のような制御手段を含むものである。

〔ライン速度制御〕

目標速度Ｖ　１６　（に速度制限手段を設け、速度リミ
ット値以」−の目標速度ｖｒｅｆが減算機に与えられな
いようにする。以後は第５図と同一のライン速度制御。

（界磁電流側ｕ４） 次の演算ステップを有する界磁電流制御。

■最大起電力Ｅ　＠ａｘと起電力Ｅとの偏差に基づいて
目標界磁磁束φｃｅｆを算出する。

■目標界磁磁束φｒｅｆに基づいて目標界！１１電流ｒ
ｆ、ｅ（を算出する。

■目標界磁電流Ｉ　ｆ　ｒ−ｒと界磁電流Ｉｆどの偏差
を算出する。

■以後第５図と同一の界磁電流制御。

（電機子電流制御〕 ■起電力Ｅ及び電機子電流１ａ検出値に基づいて界磁φ
を算出する。

■張力設定の後、■による界磁φ及び張力設定値Ｔ　ｒ
　ｅ　ｆに基づいて目標電機子電流Ｉａｒｅｒを算出す
る。

■目標電機子電流Ｉａｒｓｆと電機子電流Ｔａとの偏差
を求める。

■以後、第５図と同一の電機子電流制御。

このような制御により、最大起電力Ｅ−ウに起電力Ｅか
等しくなるように界磁電流か制御され目標電機子電流Ｉ
ａｒｅｆと電機子電流Ｉａか等しくなるように電機子電
流が制御される。

なお、この種の制御装置に関するものとして、例えば、
特開昭６０−１９９５２４号かあるや［発明か解決しよ
うとする課題］ しかし、近年、製品の種類か多様化し、厚板と薄板とを
溶接によりランダムに連接してコイル鋼板を巻取り或い
は巻戻すことか行われており、板厚か変わるごとに張力
を変更（高張力及び低張力）する必要かある。

ところか、上記した前者の張力制御装置（第５図）ては
、張力変更に考慮か払われていないために、張力変更を
行うことかてきない。また、後者の張力制御装置ては、
張力変更には対応てきるものの、目標電機子電流Ｉ　Ｅ
ｈｒｅ（算出手段、界磁磁束φ算出手段、最大起電力Ｅ
　＋ｍａ工と起電力Ｅとの偏差算出手段、目的界磁磁束
φｒｅｆ算出手段、速度リミット手段などを設ける必要
かあるために構成か複雑になり、設定にコストアップを
招く不都合がある。

この発明は、かかる従来の課題を解決するためになされ
たもので、張力変更を最小の設備て行えるようにした巻
取り機及び巻戻し機の張力制御装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、設定値及び電機
子電流検出値の偏差に基づいて発電機の界磁電流を制御
する電機子電流制御手段と、コイル径に対応する界磁磁
束指令を算出し該界磁磁束指令に応じて算出した目標界
磁電流値と実際の界磁電流検出値との偏差に基づいて前
記発電機に直結された電動機の界磁電流を制御する界磁
電流制御手段とを備えた巻取り機及び巻戻し機の張力制
御装置において、前記界磁磁束指令として高張力鋼板の
巻取り７巻戻し時にそのコイル径か所定径以上では界磁
磁束を一定にする高張力用指令、及び定張力鋼板の巻取
り７巻戻し時にそのコイル径の変化に比例した界磁磁束
を指示する低張力用指令の２つの指令を有する界磁算出
手段と、該手段か有する２つの指令の一方を要求張力に
応じて選択する指令選択手段とを具備する構成にしだも
のである。

［作用］ 上記手段によれば、高張力による巻取り及び巻戻しに際
しては、コイル径の成る値以上では界磁磁束か一定値に
設定され、この領域における張力は、コイル径か増大す
るほど小さくなる。一方、定張力の要求に対しては、全
領域にわたってコイル径の増減に比例して界磁磁束を増
減させ、張力か一定値を保持するようにしている。した
がって、従来の制御装置の構成に僅かな追加を行うのみ
て、張力拡大か可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しなから説明
する。

第１図は本発明による巻取り機及び巻戻し機の張力制御
装置の一実施例を示すフロック図である。なお、本実施
例においては、上記第５図の従来例と同じ部分について
は同じ符号を付してその説明を省略し、異る構成につい
てのみ説明する。

本実施例は、ライン速度制御部においては、ライン速度
設定器２２と減算器２４との間にモータの仕様パワーを
こえて動作するのを防止するための速度制限回路３０を
設け、この速度制限回路３０を系に挿入またはバイパス
させる選択スイッチ３１を設けている。更に、界磁制御
部においては、界磁算出回路１６と並列的に高張力用の
界磁算出回路３２を設け、この界磁算出回路３２と界磁
算出回路１６とを張力モードに応じて切り替える選択ス
イッチ３３を設けている。なお、電機子電流制御部は、
従来構成と同一であり、追加回路は無い。

次に、以上の構成による実施例の動作について説明する
。

本実施例においては、張力モード（高張力と低張力）に
応じてオペレータか手動により、選択スイッチ３１及び
選択スイッチ３３を高張力または低張力に切り替える。

まず、ミル制御について説明する。選択スイッチ３１か
低張力側に切り替えられている場合、速度制限回路３０
か系から外れているので、′第５図の場合と全く同じに
なる。選択スイッチ３１か高張力側にセットされた場合
、系に速度制御回路３０が挿入され、ライン最高速度の
制限されたミル速度制御か実行される。

次に、界磁電流制御では、モード選択により、界磁算出
回路１６または界磁算出回路３２か選択される。この場
合も低張力選択時には従来と同一になる。高張力選択時
には、φ／Ｄの傾きを変えた界磁算出回路３２か用いら
れる。低張力時にはφ／Ｄを一定にして制御するのに対
し、高張力時には、成る値以上のコイル径りに対してφ
を一定にし、増加させないようにする。

次に、本発明者による具体的実施例をもとに説明する。

なお、第１図ては、従来制御と本発明による低張力制御
とは同一条件であるとしたが、ここでは、低張力時の目
標張力Ｔ　ｒｅｆが１６トン（ＴＯＮ）　、従来の目標
張力（低張力、高張力とも同一値）を１２トン、高張力
時の目標張力Ｔ　ｒ　ａ　ｆを２０トンとしている。ま
た、コイル径が０〜２６０．、程度に変化し、ライン速
度は最大３００□１まで変化するものとしている。

このような条件に対し、本発明によれば第２図、第３図
及び第４図に示す特性か得られる。図中、１点鎖線は従
来の最大トルクリール制御による特性、実線は高張力時
の特性、ｘ印による細線は低張力時の特性を各々示して
いる。

第２図に示すように、低張力時には、コイル径りの変化
に係わらず張力Ｔを一定にするため、界磁型ｆｌｉ、Ｉ
ｆは低いレベルで漸増する界磁電流制御とする。また、
高張力時には、コイル径に応じて張力を小さくするため
、低張力時より高めのレベルて界磁電流制御を行う。こ
のとき、電機子′電流Ｉａは、低張力時、高張力時共に
一定値に保持される（従来制御は段階的に可変）。また
、モータ起電力は、ライン速度に応じて低張力時、高張
力時共に変化するのに対し、従来制御は一定にされてい
る。

このような制御により、第３図に示すように、界磁電流
変化は、従来コイル径りに正比例していたのに対し、低
張力モートては、コイル径か２２００゜に達した以後は
一定値にされ、高張力モードでは、さらにコイル径の小
さい時点で界磁電流は一定値にされる。

電動機のパワーＰは、設備か作られた時点の仕様で決ま
り（Ｐ＝Ｔｘｖ）、モータを取替えない限り増力するこ
とはてきず、無理をすれば焼損を招くことになる。しか
し１本発明のように、ライン速度を下げ、界磁電流を上
げる制御を行うことにより、設備を変更すること無く、
電動機の性能以上の張力制御を行うことかできる。

［発明の効果］ 以上より明らかな如く、本発明によれば、設定値及び電
機子電流検出値の偏差に基づいて発電機の界磁電流を制
御する電機子電流制御手段と、コイル径に対応する界磁
磁束指令を算出し該界磁磁束指令に応じて算出した目標
界磁電流値と実際の界磁電流検出値との偏差に基づいて
前記発電機に直結された電動機の界磁電流を制御する界
磁電流制御手段とを備えた巻取り機及び巻戻し機の張力
制御装置において、前記界磁磁束指令として高張力鋼板
の巻取り／８戻し時にそのコイル径か所定径以上ては界
磁磁束を一定にする高張力用指令、及び定張力鋼板の巻
取り７巻戻し時にそのコイル径の変化に比例した界磁磁
束を指示する低張力用指令の２つの指令を有する界磁算
出手段と、該手段が有する２つの指令の一方を要求張力
に応じて選択する指令選択手段とを具備するようにしだ
のて、簡単な構成により、張力制御の拡大か可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による巻取り機及び巻戻し機の張力制御
装置の一実施例を示すフロック図、第２図は本発明と従
来の各特性を比較した比較特性図、第３図はコイル径と
張力及び界磁電流との関係を示す特性図、第４図は張力
とライン速度との関係を示す特性図、第５図は従来の巻
取り機及び巻戻し機の張力制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。 図中。 ｌ：テンションリール ２：ミル　　　　３：直流電動機 ４：発電機　　　５：ミルモータ ６．７：パルスゼネレータ ８．９：界磁コイル ＩＯ・張力設定器 １１．１８，２４　：減算器 １２：電機子電流制御部 １４：電機子電流検出器 １５・コイル径算出回路 １６、：１２：界磁算出回路 １７、界磁電流算出回路 １９・界磁電流制御回路 ２１、界磁電流検出器 ２２ニライン速度設定器 ２５　　速度制御回路 ３０：速度制限回路 ３１、：ｌ：ｌ：選択スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 設定値及び電機子電流検出値の偏差に基づいて発電機の
   界磁電流を制御する電機子電流制御手段と、コイル径に
   対応する界磁磁束指令を算出し該界磁磁束指令に応じて
   算出した目標界磁電流値と実際の界磁電流検出値との偏
   差に基づいて前記発電機に直結された電動機の界磁電流
   を制御する界磁電流制御手段とを備えた巻取り機及び巻
   戻し機の張力制御装置において、前記界磁磁束指令とし
   て高張力鋼板の巻取り／巻戻し時にそのコイル径が所定
   径以上では界磁磁束を一定にする高張力用指令、及び定
   張力鋼板の巻取り／巻戻し時にそのコイル径の変化に比
   例した界磁磁束を指示する低張力用指令の２つの指令を
   有する界磁算出手段と、該手段が有する２つの指令の一
   方を要求張力に応じて選択する指令選択手段とを具備す
   ることを特徴とする巻取り機及び巻戻し機の張力制御装
   置。