JPS59125402A - 水力駆動型ロ−ルの速度制御方法 - 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】 本発明は、水力駆動型ロールの速度制御方法に係り、特
に、ユニバーサル圧延機の垂直ロールに用いるのに好適
な、ロールに連結された羽根車に噴射される圧力水の流
量を制御するための流量調整弁を有し、ロールの回転速
度と基準回転速度の偏差に応じて、前記流量調整弁を制
御することによってロールの回転速度を制御するように
した水力駆動型ロールの速度制御方法の改良に関する。

一般にＨ形鋼等の形鋼を圧延するユニバーサル圧延機に
おいては、電動機で駆動される上下水平ロールと非駆動
の垂直ロールが同一軸上に配置されている。このような
圧延機により圧延を行う場合、垂直ロールが駆動されて
いないことによって、垂直ロールに被圧延材が衝突し、
垂直ロールと被圧延材の間に滑りが発生し、この滑りに
より、被圧延材と垂直ロール面との接触面の間に原紙や
焼付疵が生じることがある。又１、加速時に生じた滑り
により、被圧延材表面の剥離した部分が垂直ロールの表
面に付着し、この剥離片が、被圧延材の垂直ロール等の
接触面に転写されて、ロール疵となることがある。

前記の疵を防ぐためには、被圧延材が圧延機に送り込ま
れた時、垂直ロールを被圧延材と略同−速度に回転させ
ておく、必要があり、このような目的で、例えば、特開
昭５１−１０５９５９号に示される叩り、垂直ロールを
水力で駆動するように更に、水力により駆動される垂直
ロールの速度を制御する具体的方法として、例えば、第
１図に示す如く、垂直ロール１２の端面に取付けられた
羽根車１４と、垂直ロールチョック１５内に配設された
、前記羽根車１４に向けて圧力水を噴射するための一対
の圧力水噴射ノズル１６とを備えたユニバーサル圧延機
１ｏにおいて、前記圧力水噴射ノズル１６から噴射され
る圧力水のオンオフ状態及び流量を制御するための、例
えば内蔵さ２れた電磁石によって駆動されるシャットオ
フ弁１８及び電動機２０によってギヤを介して駆動され
る流量調整弁２２を設け、例えば、前記羽根車１４の羽
根の接近を検出する近接スイッチ２４とパルスカウンタ
からなる変換器２６を用いて検出された垂直ロール１２
の回転速度と設定器２８で設定された基準回転速度の偏
差に応じて、速度制御器３０により、前記シャットオフ
弁１８を開閉して加速、減速を行うと共に、前記電動４
１［２０を介して流量調整弁゛２２の開度ｍ節して制御
速度範囲で常に垂直ロール１２を回転させるために必要
な加減速度をｉｔ４ることによって、垂直ロール１２の
回転速度を制御することが考えられるう図において、３
４は圧ツノ水ポンプ、３６は圧力水管路、３８は圧力水
ヘッダ、４０は不感帯設定器である。

このような速度制御装置において、前記近接スイッチ２
４は、垂直ロールチョック１５に配設され、これに接近
して通過する羽根車１４の羽根の数を検出し、これが、
近接スイッチ２４に接続された変換器２６によって、垂
直ロール１２の回転速度信号として速度制御器３０に入
力されるＣ１８度制御器３ｏでは、前記回転速度信号か
ら垂直ロール１２の加Ｍ１度を求め、更にこの加減速度
と圧力水の給水量及び垂直ロール１２の慣性の関係から
、垂直ロール１２の到達最高回転速度と到達最低回転速
度を予測演算し、この演算結果と設定器２８から入力さ
れる基準回転速度とを比較して、両者の偏差が不感帯設
定器４０によりハンチング防止のために設定された設定
値以上となった時のみ、次段の制御系に嘔差に見合った
信号を出力し、垂直ロール１２の回転速度が一定範囲に
なるように調整すべく、前記流量調整弁２２の開度及び
シャットオフ弁１８の開閉タイミングを設定する。

この設定信号は、電動機２０及びシャットオフ弁１８へ
出力され、垂直ロール１２の回転速度が制御される。

このような速度制御方法によれば、垂直ロール１２の回
転速度を所定範囲内に維持することが可能であるという
特徴を有するが、下記のような問題点があった。

（１）流量調整弁２２の開閉速度が一定であるた”め、
垂直ロール１２のベアリングのグリース粘度、グリース
量、垂直ロールチョック１５の組込み状態、湿度等によ
り、″垂直ロール１２の摩擦トルクが変化し、同一水量
を吐出しても一定速度とならずに、垂直ロール１２の実
回転速度が変動する。

従ってこの変動に追従させ、かつ、ハンチングのないよ
うに流量制御を行う必要がある。即ち、前記流量調整弁
２２の開閉速度が一定であるため、前記流量調整弁２２
の開度変化による流量変化と垂直ロール１２の実回転速
度変化の間に、第２図に示すような時間遅れが発生し、
垂直ロール１２の実回転速度がハンチングすることにな
る。又、シャツｈオフ弁１８の開閉遅れ、開閉頻度の面
で、基準回転速度に対して実回転速度を精度高く確保す
ることは困難である。

（２）圧力水ポンプ３４出側の水圧変動に対して、垂直
ロール１２の速度制御の連応性に欠け、基準回転速度に
到達するまでに長い時間を要する。即ち、流ｍ調整弁２
２の開度が一定であっても、水圧が変化すると、第３図
に示す如く、垂直ロール１２の実回転速度が変化するこ
とがある。

（３）垂直ロール１２の停止時から基準回転速度までの
立上り時間に長詩間を要する。即ち、垂直ロール１２の
摩擦トルクや圧力水の水圧等の高低によって、前記垂直
ロール１２の回転の立上り、■１１ち垂直ロール１２の
加速度が変化するにもかかわらず、流量調整弁２２の開
閉速度が一定であるため、前記流量調整弁２２の開閉速
度に前記垂直ロール１２の・回転の立上りが追従しない
場合がある。例えば、垂直ロール１２の摩擦、トルクが
大きく、圧力水の水圧が低い場合には、垂直ロール１２
の加速度が小さく、第４図に破線Ａで示すように、流量
調整弁２２の設定開度に相当する基準回転速度に到達す
るのに長時間を要する。逆に、垂直ロール１２の摩擦ト
ルクが小さく、圧力水の水圧が高い場合には、垂直ロー
ル１２の加速度が大きく、又、垂直ロール１２の慣性も
あるため、第４図に破線Ｂで示す如く、前記流量調整弁
２２の設定開度に相当する基準回転速度を越えてじまい
、オーバーシュートしてしまう。従って、前記流量調整
弁２２０開度とその詩の前記垂直ロール１２の実回転速
度の間に時間遅れや時間進みが生じるため、前記垂直ロ
ール１２の回転速度にハンチングが発生することがある
。

（４）逆転させることが不可能である。即ち、例えは基
準回転速度に対して垂直ロール１２の回転速度がオーバ
ーシュートした場合は、垂直ロール１２を減速する必要
があるが、流量調整弁２２の開度を小さくしただけでは
垂直ロール１２の軸受は等によるＩＩｊ擦トルクにより
自然減速させることしかできないため、第５図に示す如
く、基準回転速度に到達するのに長時間を要し、又、摩
擦トルクによって到達時間が大幅に変化する。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、基準回転速度に対する速度制御精度が高く、かつ、
応答性に優れた水力駆動型ロールの速度制御方法を提供
することを目的とする。

本発明は、ロールに連結された羽根車に噴射される圧力
水の流量を制御するための流量調整弁を有し、ロールの
回転速度と基準回転速度の鍋差に応じて、前記流量調整
弁を制御することによってロールの回転速度を制御する
ようにした水力駆動型ロールの速度制御方法において、
前記流量調整弁の開度を検出して、この開度に応じて前
記流量調整弁の開度を補正すると共に、該開度補正後、
所定時間の間は、再度の開度補正を行わないようにして
、前記目的を達成したものである。

本発明は、又、同じく水力駆動型ロールの速度制御方法
において、圧力水の水圧を検出して、この水圧に応じて
前記流量調整弁の、開度を補正すると共に、該開度補正
後、所定時間の間は、再度の開度補正を行わないように
して、同じく前記目的を達成したものである。

本発明は、更に、同じく水力駆動型ロールの速度制御方
法において、前記ロールの回転速度と基準回転速度の偏
差に応じて、前記流量調整弁の開閉速度を変化させるよ
うにして、同じく前記目的を達成したものである。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の第１実施例は、第６図に示す如＜１．前出第１
図に示した比較例と同様の、シャットオ、フ弁１８、電
動穀２０、流量調整弁２２、近接スイッチ２４、変換器
２６、設定器２８、速度制御器３０、不感帯設定器４０
等を有するユニバーサル圧延ｌ１１０の垂直ロール１２
の速度制御［Ｉ装置において、更に、前記流量調整弁２
２の開度を検出する開度検出器４２と、該開度検出器４
２出力の開度信号を基に前記流量調整弁２２の開度を補
正するだめの、前記速度制御器３０内に設けられた開度
制御マイナーループと、該開度制御マイナーループの機
能による圧力水の流量変化と垂直ロール１２の実回転速
度の変化との貯量的なずれを補正するための、前記開度
補正後、所定時間の間は、再度の開度補正を行わないよ
うにする効果待ちターイマ４４とを備えたものである。

以下作用を説明する。

前記速度制御器３０は、従来と同様に、最外周ループ、
即ち、近接スイッチ２４により検出した検出信号を変換
器２６によって回転速度信号として、速度制御器３０に
帰還し、この回転速度信号から予測演算された到達最高
回転速度及び到達最低回転速度と、設定器２８から入力
される基準回転速度とを比較処理し、流量調整弁２２の
開度或いはシャツ１へオフ弁１８の開閉タイミングを制
御して、垂直ロール１２０回転速度を制御する。更に、
これら一連の速度制御ループ中マイジ−ループとして付
加された開度制御マイナーループは、流量調整弁２２に
設置された開度検出器４２からの開度信号ΔＡを前記速
度制御器３０に帰還し、この信号を速度制御器３０内部
で演算処理した後、流量調整弁２２の開度制御信号とし
て電動機２０に出力する一連の制御ループで構成されて
いる。

この開度制御マイナーループは、前記開度信号△Ａと前
記速度制御ループ中の速度制御器３０内部で比較処理さ
れた偏差信号Δ＼ｌとの間で、例えば次式に示すような
一定の関係式によって演算処理を行う。

△Ａ＝に一△ｖ＋ａ−−−（１）− （ｋ　、　ａは定数） 速度制御器３０は、この開度制御信号を出力し、電動機
２０を駆動させ、流量調整弁２２の開度を。

前記開度制御信４゛に応じた開度に補正する。

流量調整弁２２の開度が補正された後、垂直ロール１２
は、補正後の弁開度に応じた回転速度に回転駆動され始
めるが、開度変化による流量変化と垂直ロール１２の実
回転速度変化の間には遅れ時間が発生する。これに対し
て、垂直ロール１２の回転速度検出は、ある一定期間毎
に行なわれているので、垂直Ｏ−ル１２の実回転速度が
前記補正速度に到達し終らない、即ち、垂直Ｏ−ル１２
の加速途中においても回転速度が検出される。この場合
は、当然、前記偏差信号ΔＶはまだ六きいので、開度制
御信号ΔＡも大きく演算処理され、速度制御器３０は流
ｍ調整弁２２の開度を更に大きく補正設定してしまう恐
れがある。この動作を繰返せば、最終的に垂直ロール１
２の実回転速度は、基準回転速度を越えてしまうことに
なり、好ましいことではない。

そこで、本実施例においては、効果待ちタイマ４４を付
加して、第７図に示す如く、流量調整弁゛２２の開度が
補正された後、圧力水の流量が変化し、垂直ロール１２
の実回転速度が変化して所定の回転速度に到達するまで
の所定時間Ｔが経過した後、再度垂直ロール１２の回転
速度を検出し、前記と同様の演算処理を行って、開度を
再度補正するようにしている。なお、前記所定時間下の
設定は、垂直ロール１２の加速度に応じて変化させる。

即ち、垂直ロール１２の加速度が大きい場合は、設定さ
れた速度に早く接近する。ことになるので、前記効果待
ちタイマ４４の設定時間Ｔを短くする。一方、垂直ロー
ル１２の加速度が小さい場合は、設定された速度に到達
するのに長時間を要することになるので、前記効果待ち
タイマ４４の設定時間Ｔを長くする。

このようにして、前出第７図に示した如く、垂直ロール
１２の回転速度制御を高１ｔｉ［に行うことができる。

次に本発明の第２実施例を詳細に説明す、る。。

本実施例は、第８図に示す如く、前記比較例゛と同様の
、シャットオフ弁１８、電動機２０．流量調整弁２２、
近接スイッチ２４、変換器２６、設定器２８、速度制御
装置０、不感帯設定器４０等　　　−を有するユニバー
サル圧延機１０の垂直ロール１２の速度制御装置にお゛
いて、更に、゛圧力水の水圧を検出する水圧検出器４６
と、該水圧検出器４６出力の圧力信号を基に前記流量調
整弁２２の開度を補正するための、前記速度制御器３０
内に設けられた開度制御マイナーループと、前記第１実
施ある。

以下作用を説明する。

本実施例においては、前記水圧検出器４６で検出された
圧力信号を、速度制御ループに対して流量調整弁２２の
開度補正値として速度制御器３゜に入力し、前記第１実
施例の（１）式と同様な関係式の速度制御ループのゲイ
ンｋを、前を補正値。

により変化させる。

即ち、第９図に示す如く、水圧が高い時は、同一水量で
も羽根車１４を回転させる駆動力が大きいため、前記ゲ
インｋを小さくして流量調整弁２２の開度を小さく設定
する。逆に、水圧が低い時は、同一水量でも羽根車１４
を回転させる駆動力が小さいため、前記ゲインｋを大き
くして流量調整弁２２の開度を大きく設定する。このよ
うにして、水圧にかかわらず垂直ロール１２の回転駆動
力としては同一とすることによ？、安定した垂直ロール
１２の回転速度制御を行うことができる。

この第２実施例においても、水圧により垂直ロール１２
の加速度が変化す委ことから、流量調整弁２２の開度を
前記圧力信号により補正してから、垂直ロール１２の実
回転速度が補正された開度に相当する回転速度になるま
でには、垂直ロール１２の摩擦トルク、慣性等によりあ
る時間を要する。

従って、この時間遅れに対応させて、前記第１実施例と
同様の効果待ちタイマ４４を付加している。

この第２実施例における効果持ちタイマ４４の設定時間
は、圧力水の水圧或いは垂直ロール１２の加速度により
変化させる。

次に本発明の第３実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１０図に示す如く、前記比較例と同様の
、シャットオフ弁１８、電動機２０、流量調整弁２２、
近１スイッチ２４、変換器２６、設定器２８、速度制御
器３０．不感帯設定器４０等を有するユニバーサル圧延
機１０の垂直ロール１２の速度制御装置において、更に
、垂直ロール１２の回転速度と基準回転速度とのａ差に
応じて、前記流量調整弁２２の開閉速度を変化させる為
め流量調整弁可変速度制御器４８を備えたものである。

以下作用を説明する。

本実施例においては、垂直ロール１２の摩擦トルクや圧
力水の水圧により、垂直ロール１２の立上り速度が速い
時、即ち加速度が大きい時は、前記流量調整弁可変速度
制御器４８によって、前記流量調整弁２２の閉速度を遅
くし、逆に、垂直ロール１２の立上り速度が遅い時、即
ち、加速度が小さい時は、前記流量調整弁２２の閉速度
を速めて、垂直ロール１２の回転速度の立上りと流量調
整弁２２の開度をある一定の関係に保ちつつ、垂直ロー
ル１２の立上りが前記流量調整弁、２２の開閉に追従す
るよう、速度制御器３０から前記流量調整弁可変速度制
御器４８に、垂直ロール１２の加速度に応じた信号を出
力し、前記流量調整弁２２の開閉速度を制御して、垂直
ロール１２の回転速度が基準回転速度に等しくなるよう
制御する。

本実施例において、垂直ロール１２を、停止状態から基
準回転速度までできるかぎり短時間で、かつ精度高く回
転速度制御するには、第１１図に示す如く、まず流量調
整弁２２を全開としておき、シャットオフ弁１８を開と
して、−気に圧力水噴射ノズル１６より垂直ロール１２
に圧力水を噴出し、圧力ロール１２に速い立上りを行わ
せ、基準回転速度と実回転速度の差がある値以下になっ
た時点ｔ１より、流量調整弁２２を閉方向に一駆動させ
、垂直ロール１２の加速度を減少させていく。

そして、垂直ロール１２の回転速度が基準回転速度に更
に近づくにつれ、流量調整弁２２の閉速度を減少させて
垂直ロール１２の加速度を更に減、少させ、最終的には
、流量調整弁２２がある一定°の。

開度に閉じ、垂直ロール１２の回転速度が基準回転速度
と等しくなった時点ｔ２で制御を完了する。。

次に、本発明の１゛第４実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１２図に示す如く、前記耗較例或いは第
１、第２実施例と同様のζ垂直ロール１２の一端、例え
ば上端に取付けられた正転用羽根車１４に圧力水噴射ノ
ズル１６を介して噴射される正転用圧力水のオンオフ状
態及び流量を制御するための、シャットオフ弁１８、電
動機２０、流ｍ調整弁２２、近接スイッチ２４、変換器
２６、設定器２８、速度制御器３０、不感帯設定器４ｏ
、開度検出器４２、効果持ちタイマ４４及び水圧検出器
４６からなる正転用速度制御系を有するユニバーサル圧
延機１０の垂直ロール１２の速度制御装置に、更に、垂
直ロール１２の他端、例えば下端に、前記正転用羽根車
１４と逆方向に取付けられた逆転用羽根車５４に圧力水
噴射ノズル５６を介して噴射される逆転用圧力水のオン
オフ状態及び流量を制御するための、シャットオフ弁５
８、電動機６０、流量調整弁６２、近接スイッチ６４、
変換器６６、開度検出器６８及び水圧検出器７゜からな
る逆転用速度制御系を付加したものである。

図において、７２は逆転用圧力水管路、７４は逆転用圧
力水ヘッダである。

以下作用を説明する。

まず、垂直ロール１２を正転加速する時は、正転用羽根
車１４にのみ圧力水噴射ノズル１６より正転用圧力水を
噴出して加速させ、逆転用圧力水のシャットオフ弁５８
は閉じておく。この場合の例或いは第２実施例と同様の
方法による。

前記正転加速時において、例えば設定速度に対して垂直
ロール１２の回転速度がオーバーシュートする等の原因
により減速する必要が生じた場合は、第１３図に示す如
く、正転用のシャットオフ弁１８を閉め、逆転用のシャ
ットオフ弁５８及び流量調整弁６２により、圧力水噴射
ノズル５６から逆転用圧力水を噴出して、積極的に減速
トルクを加える。これにより減速特性が向上し、龜応答
で基準回転速度に到達させることができる。

又、この第４実施例によれば、ユニバーサル圧延機１０
の可逆圧延に対しても容易に対応可能である。

なお、前記実施例は、いずれも、本発明をユニバーサル
圧延機の垂直ロールの速度制御に適用したものであるが
、本発明の適用範囲はこれに限定されず、比較的低い負
荷トルクでの回転数制御を必要とする機械で、油圧モー
タ、電動機等の設置が不可能なものであれば同様に適用
できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、水力駆動型ロール
の速度制御を高精度かつ高応答で行うことが可能となる
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水力駆動型ロールの速度制御方法の比較例が
採用された、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの速度制
御装置の構成を示すブロック線図、第２図は、前記比較
例における、流量調整弁の開度変化と垂直ロールの回転
速度変化の関係の例を示す線図、第３図は、同じく前記
比較例における、水圧変化と垂直ロールの回転速度変化
の関係の例を示す電線図、第４図は、同じく前記比較例
における、垂直ロールの加速度の違いによる垂直ロール
の回転速度の変化状態の相違を比較して示す線図、第５
図は、同じく前記比較例における、減速時の垂直ロール
の回転速度の変化状態の例を示す線図、第６図は、本発
明に係る水力駆動型ロールの速度制御方法の第１実施例
が採用された、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの速度
制御装置の構成を示すブロック線図、第７図は、前記第
４実施例における、加速時の流量調整弁の設定開度と垂
直ロールの回転速度の変化状態の例を示す線図、第８図
は、本発明に係る水力駆動型ロールの速度制御方法の第
２実施例が採用された、ユニバーサル圧延機の垂直ロー
ルの速度制御装置の構成を示すブロック線図、第９図は
、前記第２実施例における、水圧変化と流量調整弁の開
度の変化状態の例を示す線図、第１０図は、本発明に係
る水力駆動型ロールの速度制御方法の第３実施例が採用
され、た、。 ユニバーサル圧延機の垂直ロールの速度制御装置の構成
を示すブロック線図、第１１図は、前記第３実施例にお
ける、加速時の流量調整弁の開度と垂直ロールの回転喜
度の変化状態の例を示す線図、第１２図は、本発明に係
る水力駆動型ロールの速度制御方法の第４実施例が採用
され゛た、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの速度制御
装置の構成を示すブロック線図、第１３図は、前記第４
実施例における、流量調整弁の開度と垂直ロールの回転
速度の変化状態の例を示す線図である。 １０・・・ユニバーサル圧延機、 １２・・・垂直ロール、 １４．５４・・・羽根車、 １６．５６・・・圧力水噴射ノズル、 １８．５８・・・シャットオフ弁、 ２０．６０・・・電動機、 ２２．６２・・・流量調整弁、 ２４．６４・・・近接スイッチ、 ２６．６６・・・変換器、 ２８・・・設定器、 ３０・・・速度制御器、 ３４・・・圧力水ポンプ、 ３Ｇ、７２・・・圧力水管路、 ３８．７４・・・圧が水ヘツダ、 ４０・・・不感帯設定器、 ４２．６８・・・開度検出器、 ４４・・・効果待ちタイマ、 ４Ｇ、７０・・・水、圧検出器、 ４８・・・流量調整弁可変速度制御器。 代理人　　高　矢　　論　（ばか１名）第１０図 ２６ 第１１図 時間− 第１２図 ｂ 第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロールに連結された羽根車に噴射される圧力水の
   流量を制御するための流量調整弁を有し、ロールの回転
   速度と基準回転速度の偏差に応じて、前記流量調整弁を
   制御することによってロールの回転速度を制御するよう
   にした水力駆動型ロールの速度制御方法において、前記
   流量調整弁の開度を検出して、この開度に応じて前記流
   量調整弁の開度を補正すると共に、該開度補正後、所定
   時間の間は、再度の開度補正を行わないようにしたこと
   を特徴とする水力駆動型ロールの速度制御方法。
2. （２）ロールに連結された羽根車に噴射される圧力水の
   流量を制御するための流量調整弁を有し。 ロールの回転速度と基準回転速度の偏差に応じて、前記
   流量調整弁を制御することによってロールの回転速度を
   制御するようにした水力駆動型ロールの速度制御方法に
   おいて、前記圧力水の水圧を検出して、この水圧に応じ
   て前記流Ｉｌ調整弁の開度を補正すると共に、該開度補
   正後、所定時間の間は、再度の開度補正を行わないよう
   にしたことを特徴とする水力駆動型ロールの速度制御方
   法。
3. （３）ロールに連結された羽根車に噴射される圧力水の
   流量を制御するための流量調整弁を有し、ロールの回転
   速度と基準回転速度の偏差に応じて、前記流量調整弁を
   制御することによってロールの回転速度を制御するよう
   にした水力駆動型ロールの速度制御方法において、前記
   ロールの回転法度と基準回転速度の偏差に応じて、前記
   流量調整弁。 の開閉速度を変化させるようにしたことを特徴とづろ水
   力駆動型ロールの速度制御方法。