JPH0665412B2 - 巻取り張力制御方法 - Google Patents

巻取り張力制御方法

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JPH0665412B2
JPH0665412B2 JP26549585A JP26549585A JPH0665412B2 JP H0665412 B2 JPH0665412 B2 JP H0665412B2 JP 26549585 A JP26549585 A JP 26549585A JP 26549585 A JP26549585 A JP 26549585A JP H0665412 B2 JPH0665412 B2 JP H0665412B2
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tension
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JP26549585A
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博明 桑野
功 今井
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石川島播磨重工業株式会社
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  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ストリップの巻取り張力制御方法に関するも
のである。
[従来の技術] 第8図は圧延機1からのストリップ2を、モータ3によ
り回転駆動されるリール4によってコイル5状に巻取る
場合を示している。
従来、一般に行われている巻取り張力制御方法は、以下
の原理に基づき、モータ3の電流を制御することにより
行われていた。
コイル5の径をDとすると、必要なストリップ2の張力
Tを発生するためのトルクτは となる。一方、モータの出力トルクは、 τ=K・i・φ … である。ここで、K:定数、i:モータ電流、φ:モー
タ界磁磁束である。、式より を得る。この式から分るように、φ/Dとiを一定に保
てば張力Tを一定に保てる。すなわち、従来の張力制御
は、コイル径Dとモータ界磁磁束φを比例させる制御を
行った上で、電流iを所定の値に保つことによって、間
接的に張力の制御を行っていた。
ところで、一般に材料の張力変動は材料の進行速度の変
動によって生ずる。すなわち、第8図において、υ
巻取り速度、υを送り出し速度、を圧延機とリール
間の距離、を伸ばされる前の材料の長さ、Δを材
料の伸び量とすると、材料は弾性体と考えられ、その伸
び率εは ここで、Δは と表わされる。
フックの法則より E=(T/A)/(Δ/) … が成立し従って、張力Tは、 となる。ここで、、式において、A:材料の断面
積、E:材料のヤング率である。、、式より、 を得る。
式から分るように、材料の巻取り速度υ、あるいは
送り出し速度υが変化すると張力が変動することがわ
かる。材料の送り出し速度υは第8図の圧延機1のロ
ール回転速度制御系(図示せず)で一定に保たれ、先に
述べたようにリールのモータ電流を所定の値に制御する
ことにより、巻取り張力を制御する。
第9図は従来のリールモータの電流制御系の一例を示す
もので、図中6は比例積分を行う電流コントローラ、7
は電機子であり、電機子電流Icが設定電流Irefと比
較されてその偏差が電流コントローラ6に入力され、且
つ外乱υによるリール巻取り速度υの変化はモータ
電機子7の入側端子電圧Vに逆起電圧Vとして現れ
る。尚、図中 KPI:比例ゲイン KII:積分ゲイン K:電機子定数 T:電機子時定数 K:トルク係数 R:リール半径 J:リール慣性モーメント φ:逆起電圧係数 F:モータの駆動出力 S:ラプラス演算子 である。
外乱υによる巻取り速度υの変化はモータ電機子7
の入側に逆起電圧Vとして加わるので、この電圧V
による電流Icの変化がある程度大きい場合には、この
電流制御系で外乱υによる巻取り速度υの変化を抑
制することができる。しかし、特に周期性の外乱が加わ
る場合にはこの制御系だけで十分な制御効果を得ること
が難しかった。
本発明は、上記従来の問題点に着目してなしたもので、
ストリップ巻取り時の張力制御において、特に周期的な
外乱を除去することを目的としている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記技術的課題を解決しようとしたもので、
ストリップ導出部の出側に配設されてストリップを巻取
るリールと、該リールを駆動するモータを備えて、該モ
ータの電機子電流を電流コントローラを介して制御する
ことによりストリップの巻取り張力を制御する張力制御
系において、目標とする張力値と、電機子電流を検出し
て得られる実際の張力値との偏差を求め、該偏差を電流
コントローラへの入力とするに際し、得られる偏差を外
乱の周波数の1周期分の時間だけ遅らせて現時点の偏差
に加えたものを電流コントローラに入力して電機子電流
を制御することを特徴とする巻取り張力制御方法、及び
ストリップ導出部の出側に配設されてストリップを巻取
るリールと、該リールを駆動するモータを備えて、該モ
ータの電機子電流を電流制御系を介して制御することに
よりストリップの巻取り張力を制御する張力制御系にお
いて、リールの入側においてストリップの張力を検出
し、。該検出張力と設定張力との偏差を求め、該偏差を
外乱の周波数の1周期分の時間だけ遅らせて現時点の偏
差に加えたものをテンションコントローラに入力し該テ
ンションコントローラの出力を前記電流制御系に入力す
ることを特徴とする巻取り張力制御方法、に係るもので
ある。
[作用] 従って、本発明では、電機子電流或いは張力の変動によ
る偏差を、外乱の周波数の1周期分の時間だけ遅らせ
て、現時点の偏差に加えたものによって制御を行い、こ
れにより特に周期性外乱による張力の変動が効果的に防
止される。
[実施例] 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第6図(A)(B)は金属ストリップ2をリール4に巻取る場
合の例を示すもので、第6図(A)に示すようにストリッ
プ2がリール4にグリップされた部分にできる段差8、
或いは第6図(B)に示すようにストリップ2がリール4
にいびつに巻かれたことによる偏心9は、巻取り時に周
速変化を生じてストリップ2の張力の周期的な変化を引
き起こす。
これらの周期的な外乱を確実に除去するためには、回転
周期に同調させて外乱を打消すための制御信号を印加す
ることが考えられるが、印加するタイミング、印加量を
事前に知ることは極めて困難である。
本発明は、こうした点に鑑みなしたものであり、偏差を
一定時間Lだけ遅らせて現時点の偏差に加え合わせるよ
うにしたコントローラを構成することにより、Lと等し
い周期をもつ外乱のみを選択的に減少させるようにして
いる。本発明のコントローラの伝達特性Gで、この周波数特性は第7図に示すように ω=2πn/L (n=0,1,2,…) でゲインKが無限大となるため、この周波数の偏差εが
零に収束する。何故ならば、偏差εはε=D/Kと表わ
され、ゲインK→∞となると、ε→0となるからであ
る。ここで、Dは周期性外乱を示し、K=|G|ω=
ωである。
したがって、前記Lをリールの回転周期に合わせると、
周期性外乱Dに起因するトルク変動を除去することがで
き、よって張力を一定に保持できる。
第1図は、上記原理を、リールのテンション制御系に適
用した場合の一例を示すブロック図であり、電流コント
ローラ6の前に、本発明のコントローラ10を適用してい
る。電機子7に逆起電圧変化の外乱として加わる周期的
な外乱は、周期的な電流変化を引き起こし、この電流変
化による偏差を本発明のコントローラ10によって一時点
ごとに現時点の偏差に過去の偏差を加算すると、偏差が
零にならない限りは電流コントロール6へ入力される修
正信号は大きくなっていくので、前記偏差は急速に零に
なるように制御される。
上記実施例において、ストリップの巻取速度の変動が小
さい場合、発生する逆起電力が極めて微小となるため
に、小さな速度変動については検出できない場合も考え
られる。
このような場合には、第2図に示す如く、ストリップの
張力を直接検出するようにしたテンションメータ11を使
用した張力制御系を構成し、それに本発明のコントロー
ラ10を適用する。
第2図は前記第9図の電流制御系をマイナー・ループに
持つ直接(ダイレクト)テンション制御系を示すブロッ
ク線図である。この例では、第3図に示すようにリール
直前のデフレクタロール12の軸受け部13にロードセル等
の荷重検出器(テンションメータ11)を設け、これで直
接テンションを検出してフィードバックし、張力設定値
refと比較して偏差を求め、コントローラ10を介して
テンションコントローラ6′の比例・積分制御系へ入力
している。尚各図中同一符号を付したものは同一物を示
し、又第2図中14は電源制御系、 K,K:ゲイン T,T:時定数 :圧延機−リール間の距離 f:圧延機先進率 υ:圧延機ロール速度 A:ストリップ断面積 E:ストリップのヤング率 T:ストリップの張力 である。
上記において、周期性外乱υがリール速度υへ加わ
り、周期的な速度の変動が生じているとき、外乱の周波
数ωに対してむだ時間LをL=2π/ω(秒)と設
定すると、現時点の偏差に対して1周期前の偏差が加算
されるので、偏差が零にならない限り、制御時点ごとの
偏差は次々に加算されて増大して行く。従ってテンショ
ンコントロール6′への入力が大きくなるので、電流制
御系へ送られる電流基準信号は増大され、偏差に零にす
るための修正速度が速くなり、速やかに偏差は零とな
る。こうしてリール速度υが調整されるので、実際の
ストリップの張力Tが変わり、設定値Trefへ近付いて
行く。
第4図は第2図のテンション制御系の具体的な構成例を
示すもので、ここでは本発明に直接関係はないが、リー
ルのテンション制御において重要なメカロス補償回路15
及び加減速時の補償回路も記されている。
本発明に関わるのは第4図の左側の電流制御系17へ電流
基準信号iを送る部分で、偏差εをLだけ遅らせるむ
だ時間要素e-LSとして、シフトレジスタ18を使ってい
る。このシフトレジスタ18は第5図(A)(B)に示すように
クロックパルスPが入るたびにデータを取り込み、また
内蔵されているデータを1サンプリング時点だけ先へ進
め、出力する働きをする。第5図(A)ではパルスP
入った時点ではシフトレジスタから出力が出ていない
が、(B)に示すように次の時点でパルスPが印加され
た時、ε=εが出力される。このようにして、クロッ
クパルスが入る度にデータが先へ進められ、出力され
る。クロックパルスPの周波数を適正に選定することに
より、必要な遅れ時間を与えるむだ時間要素としての働
きをさせることができる。
尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、金属ストリップの巻取り以外にもプラスチック、
紙、紡績プラント等におけるシート状の長さ方向に連続
している材料を巻取る際の張力制御にも適用できるこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ること、等あ勿論である。
[発明の効果] 上記したように、本発明の巻取り張力制御方法によれ
ば、電機子電流或いは張力の変動による偏差を、外乱の
周波数の1周期分の時間だけ遅らせて、現時点の偏差に
加えたものにより、モータ電流を制御してストリップ張
力の制御を行うようにしているので、周期性外乱による
張力の変動を微小なものまで効果的に防止することがで
きるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック線図、第2図
は本発明の他の実施例を示すブロック線図、第3図はス
トリップ張力の検出例を示す説明図、第4図は第2図に
よる具体的な構成例を示す全体説明図、第5図(A)(B)は
シフトレジスタの例を示す説明図、第6図(A)(B)はリー
ルに対するストリップの巻付けによって生じる周期的外
乱の発生例を示す説明図、第7図は本発明のコントロー
ラにおける周波数特性を示す線図、第8図は金属ストリ
ップの巻取例を示す説明図、第9図は従来のリールモー
タの電流制御系の一例を示す説明図である。 1は圧延機、2はストリップ、3はモータ、4はリー
ル、5はコイル、6は電流コントローラ、6′はテンシ
ョンコントローラ、7は電機子、10は繰返しコントロー
ラ、11はテンションメータ、12はデフレクタロール、17
は電流制御系、18はシフトレジスタを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ストリップ導出部の出側に配設されてスト
    リップを巻取るリールと、該リールを駆動するモータを
    備えて、該モータの電機子電流を電流コントローラを介
    して制御することによりストリップの巻取り張力を制御
    する張力制御系において、目標とする張力値と、電機子
    電流を検出して得られる実際の張力値との偏差を求め、
    該偏差を電流コントローラへの入力とするに際し、得ら
    れる偏差を外乱の周波数の1周期分の時間だけ遅らせて
    現時点の偏差に加えたものを電流コントローラに入力し
    て電機子電流を制御することを特徴とする巻取り張力制
    御方法。
  2. 【請求項2】ストリップ導出部の出側に配設されてスト
    リップを巻取るリールと、該リールを駆動するモータを
    備えて、該モータの電機子電流を電流制御系を介して制
    御することによりストリップの巻取り張力を制御する張
    力制御系において、リールの入側においてストリップの
    張力を検出し、該検出張力と設定張力との偏差を求め、
    該偏差を外乱の周波数の1周期分の時間だけ遅らせて現
    時点の偏差に加えたものをテンションコントローラに入
    力し、該テンションコントローラの出力を前記電流制御
    系に入力することを特徴とする巻取り張力制御方法。
JP26549585A 1985-11-26 1985-11-26 巻取り張力制御方法 Expired - Lifetime JPH0665412B2 (ja)

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JPS62127122A JPS62127122A (ja) 1987-06-09
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