JPS60153370A - 張力制御方式 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、製鉄所における圧延プ窒セスなどにおいて、
圧延された板材など（以下、材料と云う）を巻取機によ
ってコイル状に巻取る際、巻取機のるように、巻取機駆
動用の電動機を制御する張力制御方式に関するものであ
る〇 〔従来技術とその問題点〕 第１図は、従来のかかる張力制御方式を示す説明図であ
る。同図において、１は巻取電動機、２は電動機軸と巻
取機軸の間を結合するギヤ、３は巻取機によって材料３
０を巻取ることにより形成、されたコイル、４はデフレ
クタルール、５は張力Ｌｌｌタコジェネレータ、７はサ
イリスタ変換器、８＃ｉ速度調節器、９Ｆｉ張力ｍ節器
、である◇第１図において、速度ｖＢで搬送されてくる
材料３０はデフレクタルール４を介して巻取機に巷取ら
れてフィル３を形成するようになっている〇張力計５が
材料３０の張力２を検出する。この検出された張力値２
は、張力の目標＊（設定値）ｚ＊と比較され、その偏差
が張力調節器９に入力される。調節器９は該偏差が零に
なるような、コイル３の周辺速度の目標値ｖ■＊を演算
によってめ出力するＯ ａ方−コイル１の固：ｎオ廖Ｖ口ｔ７小隙Ｊオ吟ｖＨは
一般に材料３０の搬送速度ＶＢより速く、この速度差が
材料３０に張力を発生させている）がデフレクタソール
４、タコジェネレータ６を介して検出され、この検出速
度ｖＨと、演算によってめた前記目標値ｖＨ＊との偏差
が速度調節器８に入力される。速度調節器８は、この入
力偏差が零になるように調節出力を発生して、電動機１
に給電するサイリスタ変換器７を制御し、それによって
電動機１の回転速度を制御する。

以上の如くして、巻取機に春取られてコイル３を形成す
る材料３０の張カ一定制御が行なわれる。

なお、第１図において、Ｕはギヤ２におけるギヤ比であ
り、Ｕａはモータ１に流れる電機子電流、ｎＨは巻取機
の回転速度、ｒＦｉコイル３の半径を示している。

＃！２図は、＃！１図に示した張力制御方式を伝達関数
を用いて表わしたブロック線図である。同図において、
ブロック１０は張力調節器、ブリック１１は速度調節器
、ブロック１３は電流制御系、ブロック１４は電動機と
巻取機の合成体−の伝達関数をそれぞれ示す◇１２は除
算器、１５．１６はそれぞれ乗算器、１７は積分器、１
８は乗算器。

１９は除算器、２０は非線形関数発生器、である。

また破線で囲んだ部分りが、下記の（１）〜（５）式に
より規定された電動機発生トルクｍｅｔと材料の張力２
との間の関係を表わした部分である。

”Ｈ”’　”　”Ｍ　−”・（２） Ｖ　＝　ｒｅ２πｎＨ−・−・−（３）■ ｍｔｍ　ｒ　ｅ　ｚ　・・曲（５） 但し、ＴＪは電動機側の慣性モーメントと巻取機（コイ
ルを含む）側の慣性モーメントを電動機軸に換算して得
られる慣性モーメントの起動時定数を示す。ｍｅｔは電
動機発生トルク、ｍｔは電動機負荷トルク（材料の張力
を電動機負荷トルクに換算した値）、ｎＭは電動機回転
速度、−°はギヤ比、軸は巻取機回転速度、ｒはコイル
径、ＶＨはコイルの周辺速度、ＶＢは材料の搬送速度（
ライン速度と云うこともある）、Ｃは材料の弾性係数、
２は張力、である。

ここで、コイル径ｒは、材料が巻取られるにつれ変化す
る。このコイル径ｒの変化により、前述の起動時定数Ｔ
、は次の（６）式に従って変化する０ＴＪ−Ｔｏ（１＋
Ｋｕ　”　ｒ　）　””　（６）但し、Ｔｏは電動機の
起動時定数、Ｋは材料の比重に関係する定数、である。

かかる起動時定数Ｔ、の変化による影響を排除するため
に、除算器１９では “”　９８０．−０（７） １Ｈ なる式に従ってコイル径ｒを算出し、これを用いて非線
形関数発生器２０では なる演算を行ない、この演算結果を、速度調節器のブロ
ック１１の出力側に挿入された除算器１２の分母として
加え、速度制御系のゲイン補償を行なっている。

以上説明した如き、従来の張力制御方式では、巻取機に
巻き取られる材料の張力を測定するのに用いる張力計が
高価なためコスト高になるという欠点があり、更に張力
計の設置が物理的、構造的に困難な場所があり、このよ
うな場合には張力制御方式の実施が困難になるという問
題があった〇〔発明の目的〕 本発明は、上述の如き従来技術の欠点、問題点を解決す
るためになされたものであり、従って本発明の目的は、
コスト低摩であると共に、張力計の設置が物理的、構造
的に困難な場所にあっても実施することの可能な張力制
御方式を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明の要点は、巻取機に巻き取られる材料の張力を測
定する手段として、張力計を用いるのでなく、巻取機を
駆動する電動機の電機子電流、電動機回転速度、材料の
搬送速度など観測の容易な諸量から演算によって張力を
算出する手段を用い、これによって張力制御方式を実現
する点にある口〔発明の実施例〕 次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の一実施例の要部を示すプ四ツク線図で
ある。同図において、破線で囲んだ部分Ｍが、電機子電
流ｉａ１界磁磁束φ（なお、磁束φは、電機子電流ｉａ
と、既知の定数としての電機子電圧Ｅａなどを用い、後
述のように演算によって算出される）、電動機回転速度
ｎＭｓ材料の搬送速度■、などの観測の容易な諸量から
搬送時における材料の張力２の推定値２を演算によって
算出する部分である。張力推定値２がまれば、あとは第
１図、第２図を参照して説明した如き従来技術を用いて
本発明による張力制御方式を実現できるので、以下、Ｍ
部分のブレツク線図について説明する◇ Ｍ部分において、３１，３３．３９〜４３はそれぞれ乗
算要素、３２，３５．３６はそれぞれ積分要素、３４は
非線形要素、３７は比例要素、３８は除算要素、である
。

第３図を参照する。先ず電機子電流ｉａと界磁磁束φか
ら次の弐に従って乗算要素３１において乗算を行うこと
により、電動機発生トルクｍｅｔの推定値ｍｅｔを算出
する。

△ ｍｅｔ−φ−ｌａｏ−°−（９） なお、界磁磁束φは、電機子電圧Ｅａより、次のα１式
に従って逆起電圧Ｅｂを算出し、更にこれを用いて次の
Ｑｌ）式により算出する。

Ｅｂ＝Ｅａ−−Ｒａ・・曲ａＩ 但し、几ａは電機子抵抗 しかし、上記Ｑｌ　、　（１９式による演算過程は＃１
！３図では図示を省略しである。

Ｌ部分よりの電動機回転速度実際値ｎＭとその推実値ｎ
Ｍを常時比較し、安定的にかつ速い速度へ で推定値ｎＭが実際値ｎＭに追従するよう、その間の偏
差をゲインｇの比例要素３７、起動時定数補償用除算要
素３８（なお、ここで補償とは、コイル半径ｒの変化に
より起動時定数も変化するので、これを補償するという
意味である）を介して起動時定数模擬用積分要素３２０
入力にフィードバックしている０ コイル径ｒは次のαり式によって定まるＯｒ −ｈ−鮮　・・・・・・（１２ ｔ 但し、ｈは搬送される材料の板厚を示す。

上記υ式から次の住■式が得られるＯ ｒ　＝ｈ／ｎｕ　ｄｔ　＋＋＋＋Ｉｌｊ　ａ３第３図で
は、乗算要素４１　、４２．積分要素３５を用いて上記
（１３１式の演算を行い、推定値ｒを算出する。

このｒから、前記（７）式に従い、乗算要素３９．４０
によりコイル周辺速度■□の推定を行い、推定値■□を
得る。

またｒを用い、非線形要素３４において前記（６）式に
よる演算を行って起動時定数Ｔ、の推定値Ｔ。

を得て、その逆数１／Ａを非線形要素３４からＴ。

出力している。

また、積分要素３２、乗算要素３３によって前記（１）
式から電動機回転速度ｎＭをめる演算を実行してその推
定値ｎＭを乗算要素３３の出力として得ている。

次に、積分要素３６において、前記（４）式から張力２
をめる演算を行ない、その推定値２を出力している。乗
算要素４３は、前記（５）式による演算△ を行って電動機負荷トルクの推定値ｍｔを算出しフィー
ドバックしている０ 以上説明したように、第３図に示した如き構成によれば
、搬送される材料の寸法、比重、弾性係数、ギヤ比を予
めセットすることにより、電動機電流−１電動機回転速
度ｎＭ、ライン速度■８を入力として、その変化に応じ
て張力推定部Ｍ内のフィードバック作用により、その内
部状態が平衡するように働き、平衡時には、搬送される
材料の張力２の推定値２が得られこれを第２５Ａに示す
如く、実際値２の代りにフィードバックすれば張力計を
使用せずに、張力制御を行なうことができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、搬送される材料の張力を演算回路に
より模擬的にめるようにしたので、張力計を設置するこ
となしに張力制御が可能になり、安価で簡単に張力制御
が行なえることになる０まだ、張力の算出（推定）は、
観測の容易な状態量をもとにしているので、従来の張力
制御方式を大幅に変更することなくこの張力推定器を挿
入するのみでよく、また、保守取り扱いも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の張力制御方式を示す説明図、第２図は第
１図に示した張力制御方式を伝達関数を用いて表わした
ブ胃ツク線図、第３図は本発明の一実施列の要部を示す
ブ田ツク線図、である。 符号説明 １・・・・・・巻取電動機、２・・・・・・ギヤ、３・
・・・・・コイル、４・・・・・・デフレクタ畳−ル、
５・・・・・・張力計、６・・・・・・タコジェネレー
タ、７・・・・・・サイリスタ変換器、８・・・・・・
速度調節器、９・・・・・・張力調節器、１０・・・・
・・張力ｉＩｌ！節器の伝達関数を示すブロック、１１
・・・・・・速度調節器の伝達関数を示すブロック、１
２・・・・・・除算器、１３・・・・・・電流制御系の
伝達関数を示すブロック、１４・・・・・・電動機およ
び巻取機の合成体の伝達間、数を示すブロック、１５，
１６．１８・・・・・・乗算器、１７・・・・・・積分
器、１９・・・・・・除算器、２０・・・・・・非線形
関数発生器、３０・・・・・・材料、３１，３３゜３９
〜４３・・・・・・乗算要素、３２，３５，３６・・・
・・・積分要素、３４・・・・・・非線形要素、３７・
・・・・・比例要素、３８・・・・・・除算要素 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）搬送されてくる材料をコイル状に巻取る巻取機を駆
   動する電動機と、前記材料の張力検出手段と、検出され
   た張力を成る設定値と比較しその偏差が零になるように
   前記電動機の回転速度を制御するｌ１節器とから成る張
   力１ｗ御方式において、前記張力検出手段として、電動
   機の電機子電流’ａｓ電動機回転速度”Ｍｓ材料の搬送
   速度ＶＢを用いて前記張力を推定する手段を用い、その
   推定値を張力検出値に代えて用いることを特徴とする張
   力制御方式。