JPH0592217A - 張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻取機または巻戻機と直近の駆動ロールとの
間の材料張力を一定に制御する張力制御装置を提供す
る。 【構成】 巻取機４の駆動電動機８のトルク基準をコイ
ル外径検出装置７で検出されたコイル外径値と張力設定
装置10で設定された張力設定値を用いて演算する張力用
トルク演算器28と、加減速補償演算装置11Ａの加減速補
償信号によって得られるトルク補正量を用いて駆動電動
機９のトルクを制御するトルク制御装置13とからなる張
力制御装置において、加減速補償演算装置11Ａをライン
速度基準器20、角速度基準検出器25、コイル幅設定器1
4、コイル慣性検出装置15、機械慣性設定器16、角運動
量演算器26、角運動量時間変化演算器27で構成したこと
により、角運動量の時間的変化による必要トルク分の補
償を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻取機または巻戻機と
直近の駆動ロールとの間の材料張力を所定の設定値に制
御する張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、圧延ラインまたはプロセスラ
インでの材料に必要な張力は材料自体の形状や材質、あ
るいはラインの構造などから略決定され、設定張力に対
して変動のないことが望まれている。図２は従来のたと
えばコールドストリップミルの構成の概要を示すもので
あり、圧延機２で圧延された被圧延材１はデフレクタロ
ール３を介して巻取機４に巻き取られる。そして、巻き
取り中は、良好な巻き取り特性を得るために張力制御が
行われる。すなわち、被圧延材１の尾端が圧延機２に噛
み込まれている圧延期間は圧延機２と巻取機４との間で
被圧延材１の張力が設定張力になるように制御される。

【０００３】従来、このような張力制御を行う場合は、
被圧延材１の張力を所定の設定値に制御するために、巻
取機４の駆動電動機に対して、巻取機４のコイル半径ｒ
と張力設定値Ｆ_S とに応じて電動機のトルクを制御する
方式がとられている。すなわち、電動機の設定張力分ト
ルクＴ₁ は下記式（数１) で求められる。

【０００４】

【数１】

【０００５】一方、ラインの加減速中の巻取機４の加減
速に必要なトルクＴ₂ は次式（数２）で求められる。こ
こでＪ；コイルと巻取機全体の慣性モーメント、Ｖ；ラ
イン

【０００６】

【数２】

【０００７】速度である。したがって、巻取機４に与え
るべきトルクＴは下記式（数３）で求められる。

【０００８】

【数３】

【０００９】図３は、上記した関係に基づく従来の張力
制御装置の構成を示すブロック図であるが、巻取機４で
巻き取られる被圧延材１のライン速度Ｖは、デフレクタ
ロール３に結合されたライン速度検出器５で検出され、
巻取機４の回転速度Ｎは回転速度検出器６で検出され
て、これら両検出信号がコイル外径検出器７に入力され
る。このコイル外径検出器７において、コイル半径ｒが
デフレクタロール３の直径をｄとすると、下記式（数
４）によって求めることができる。

【００１０】

【数４】

【００１１】一方、コイル径信号ｒは、張力基準Ｆ_S を
設定する張力設定基準設定器10と加減速補償を行うのに
必要な演算をする加減速補償演算装置11とにそれぞれ入
力されて演算され、それらの出力信号は加算器12によっ
て加算されてトルク制御装置13に入力される。このトル
ク制御装置13は入力信号に比例した値になるように駆動
電動機８の駆動電流を制御する。

【００１２】図４は、加減速補償演算装置11の詳細な構
成を示すブロック図である。この加減速補償演算装置11
は、コイル幅設定器14の設定信号と前記したコイル外径
検出器６のコイル径信号とに基づいて、コイル慣性検出
器15がコイルの慣性モーメントを検出する一方、巻取機
自体の機械慣性を機械慣性設定器16で設定し、両出力信
号すなわちＪに対応する信号が加算器17で加え合わされ
る。また、この加算器17の出力は割算器18によってコイ
ル径信号で割算される。一方、ライン速度を決めるライ
ン速度基準器20の出力信号がライン速度の変化量を検出
する微分器21によって微分され、ついでこの微分器21の
出力と上記割算器18の出力とが乗算器19によって掛け合
わされて加減速トルク量に対応する加減速補償信号Ｓ22
が出力される。この加減速補償信号Ｓ22は、張力基準信
号Ｆ_S が加え合わされて前記したトルク制御装置13に入
力されるが、たとえばライン速度Ｖの時間変化がなけれ
ば微分器21の出力は零になる。この結果、加減速補償信
号Ｓ22も当然零になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、巻取機のコ
イル外径が巻き太ったときは巻取機の角速度を遅くしな
ければならないのであるが、かかる構成ではこの減速分
を補償することができず、巻取張力に対してトルクを供
給し張力が過大になることがあった。このような問題を
解消する手段として、たとえば特開昭60−199524号公報
には加減速時ばかりではなく一定速度で巻き取りあるい
は巻き戻し時においても、トルク補償をする必要がある
ことを開示している。すなわち、図５に示すように、加
減速補償演算装置11はライン速度基準器20と微分器21と
の間に巻取機回転速度基準検出器23を接続して構成し、
この巻取機回転速度基準検出器23にライン速度ｖとコイ
ル外径Ｄとを入力して巻取機回転速度の目標値を求めて
微分器21に加えることにより、実際に必要な巻取機の回
転速度変化量を求め、ついで乗算器19に入力して加減速
トルク量に対応する加速補償信号Ｓ24を求めることによ
り、コイル巻き太りによる巻取機の回転速度変化に対し
て正しい加減速補償量が得られるとともに、ライン速度
の加減速およびコイル径の変化に関係なく張力を目標値
に一致させることができるとしている。

【００１４】しかしながら、この方法に巻き取りあるい
は巻き戻し時の角速度の時間変化、つまり巻き取りある
いは巻き戻しの角加速度による必要トルクを計算するも
のの、巻き取りあるいは巻き戻しに伴うコイルの慣性モ
ーメントの時間的変化による必要トルクを考慮していな
い点が欠点である。本発明は、上記したような従来例の
有する課題を解決すべくしてなされたものであって、慣
性モーメントの時間的変化も考慮した巻取機あるいは巻
戻機の張力制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、材料をコイル
に巻き取りまたはコイルを巻き戻しする際の材料張力を
加減速補償して巻取機または巻戻機と直近の駆動ロール
との間の材料張力を所定の設定値に制御すべく、前記巻
取機または巻戻機の駆動電動機のトルク基準をコイル外
径検出装置で検出されたコイル外径値と前記張力設定値
を用いて演算する張力用トルク演算器と、加減速補償演
算装置の加減速補償信号によって得られるトルク補正量
を用いて前記駆動電動機のトルクを制御するトルク制御
装置とからなる張力制御装置であって、前記加減速補償
演算装置を、材料の巻き取りまたは巻き戻し速度基準値
を設定するライン速度基準器と、該ライン速度基準器に
設定された速度基準値と前記コイル外径検出装置で求め
られたコイル外径値とから前記巻取機または巻戻機の角
速度基準を検出する角速度基準検出器と、巻き取りまた
は巻き戻されるコイルの幅を設定するコイル幅設定器
と、該コイル幅設定器のコイル幅値と前記コイル外径値
とからコイル巻装部材を含めたコイルの慣性モーメント
を求めるコイル慣性検出装置と、前記巻取機または巻戻
機の機械的慣性モーメントを設定する機械慣性設定器
と、前記角速度基準値およびコイル慣性モーメント値，
機械慣性モーメント設定値とから角運動量を演算する角
運動量演算器と、該角運動量演算器で求められた角運動
量を微分して材料の巻き取りまたは巻き戻し中のトルク
補正量を演算する角運動量時間変化演算器とで構成した
ことを特徴とする張力制御装置である。

【００１６】

【作 用】本発明によれば、巻取機または巻戻機とコイ
ルを含めて角運動量としてとらえ、その角運動量の時間
的変化に対応してトルク補正量を与えるようにしたの
で、常に張力を所定の設定値に保持することができる。
すなわち、角運動量Ｌは、角速度をωとすると下記式
（数５）によって表される。さらに、その角運動量の時

【００１７】

【数５】

【００１８】間的変化は、与えられるトルクの合計値に
等しいものとされるから、下記式（数６）が成立する。
したがって、そのときの張力値Ｆを設定値Ｆ_S 一定にし
たい場

【００１９】

【数６】

【００２０】合は、与えるべきトルクＴは下記式（数
７）で表される。

【００２１】

【数７】

【００２２】なお、この式（数７）は下記式（数８）に
書き直すことができるが、この式（

【００２３】

【数８】

【００２４】数８）の右辺の第１項は前出特開昭60−19
9524号の補正式そのものであるは明らかである。すなわ
ち、本発明は従来例の特開昭60−199524号の補正式に第
２項の補正を付加するようにしたことにより、さらに安
定した張力一定制御を実現させようとするものである。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図１を参照
して説明する。図中、従来例と同一の符号を付したもの
はそれぞれ同一の要素を示している。図に示すように、
本発明の加減速補償演算装置11Ａは、従来のコイル慣性
検出器15と機械慣性設定器16およびライン速度基準器20
に加えて、巻取機角速度基準検出器25, 角運動量演算器
26, 角運動量時間変化演算器27とで構成される。また、
張力基準設定装置10と加算器12との間には張力用トルク
演算器28が設けられる。

【００２６】まず、巻取機角速度基準検出器25におい
て、コイル外径検出装置７からのコイル径信号ｒとライ
ン速度基準器20からの基準速度信号ｖ_S とからω＝ｖ_S
／ｒを演算して角速度ωを求める。ついで、角運動量演
算器26において、コイルの角運動量Ｌ_C を下記式 (数
９) で演算し、さらに角運動量時間変化演算器27におい
て

【００２７】

【数９】

【００２８】てこの角運動量Ｌ_C を下記式 (数10) によ
って微分してその時間的変化量を演算し、張力変動量と
して加算器12に出力する。

【００２９】

【数10】

【００３０】一方、張力用トルク演算器28において、下
記式（数11) によって張力用トルクＴ_F を演算して加算
器12に出力する。そこで、加算器12において、前出式
（数７

【００３１】

【数11】

【００３２】）の演算を行ってから制御信号Ｓ29として
電流制御装置13に出力して電動機９の電機子電流を制御
する。なお、上記実施例において、巻取機の場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、巻戻機の場合にも同様に適用し得ることは言うまで
もない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、巻
取機あるいは巻戻機の張力制御の際に角運動量の時間的
変化による必要トルク分を補償するようにしたので、巻
き取りあるいは巻き戻し時のコイルの張力の変動を小さ
くすることが可能となり、製品の品質や歩留りの向上に
寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の張力制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】従来のコールドストリップミルの構成を示す概
要図である。

【図３】従来の張力制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】従来の張力制御装置に用いられる加減速補償演
算装置の構成を示すブロック図である。

【図５】特開昭60−199524号に開示されている加減速補
償演算装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 被圧延材（材料） ３ デフレクタロール ４ 巻取機 ５ ライン速度検出器 ６ 回転速度検出器 ７ コイル外径検出器 ８ 駆動電動機 10 張力設定基準設定器 11Ａ 加減速補償演算装置 12 加算器 13 トルク制御装置 15 コイル慣性検出器 16 機械慣性設定器 20 ライン速度基準器 23 巻取機回転速度基準検出器 25 巻取機角速度基準検出器 26 角運動量演算器 27 角運動量時間変化演算器 28 張力用トルク演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料をコイルに巻き取りまたはコイル
   を巻き戻しする際の材料張力を加減速補償して巻取機ま
   たは巻戻機と直近の駆動ロールとの間の材料張力を所定
   の設定値に制御すべく、前記巻取機または巻戻機の駆動
   電動機のトルク基準をコイル外径検出装置で検出された
   コイル外径値と前記張力設定値を用いて演算する張力用
   トルク演算器と、加減速補償演算装置の加減速補償信号
   によって得られるトルク補正量を用いて前記駆動電動機
   のトルクを制御するトルク制御装置とからなる張力制御
   装置であって、前記加減速補償演算装置を、材料の巻き
   取りまたは巻き戻し速度基準値を設定するライン速度基
   準器と、該ライン速度基準器に設定された速度基準値と
   前記コイル外径検出装置で求められたコイル外径値とか
   ら前記巻取機または巻戻機の角速度基準を検出する角速
   度基準検出器と、巻き取りまたは巻き戻されるコイルの
   幅を設定するコイル幅設定器と、該コイル幅設定器のコ
   イル幅値と前記コイル外径値とからコイル巻装部材を含
   めたコイルの慣性モーメントを求めるコイル慣性検出装
   置と、前記巻取機または巻戻機の機械的慣性モーメント
   を設定する機械慣性設定器と、前記角速度基準値および
   コイル慣性モーメント値，機械慣性モーメント設定値と
   から角運動量を演算する角運動量演算器と、該角運動量
   演算器で求められた角運動量を微分して材料の巻き取り
   または巻き戻し中のトルク補正量を演算する角運動量時
   間変化演算器とで構成したことを特徴とする張力制御装
   置。