JPS61222622A - 連続圧延機のルーパ制御装置 - 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〕 本発明は熱延仕上ミル等の連続圧延機におけるルーパ制
御方法及びその装置に関するものである。

〔従来技術） 通常ルーパはスタンド間におけるストリップ張力、並び
にこのストリップ張力を安定維持するためのループ量の
制御機部を司っているが、従来のルーパ制御装置にあっ
てはルーパのトルクを単に圧延ライン速度の変動に伴う
ルーパアーム角度の変化に応じて調節すると共に、ルー
パアーム角度自体はミルモータ速度により調節する構成
を採っているが、トルク制御のゲイン、角度制御のゲイ
ンともに一定に維持されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため圧延ライ゛ン速度の゛変化に起因する張力変化
をルーパトルクの調節によって吸収しようとした場合、
ライン速度の変化分が全てルーパアームの角速度の変化
となって現れるため、ルーパアーム角度の変動が大きく
なる。しかもこのルーパアーム角度の変動をミルモータ
制御によって抑制しようとしても、トルク制御系のゲイ
ンを一定に維持しているため、制御系全体の安定性を維
持する必要上、ルーパアーム角度制御系のゲイン増大に
は自ずから限界があり、ルーパアーム角度の変動を抑制
しきれず、通板時、或いは尻抜は時等における連続圧延
機の安定性が悪く、種々のトラブルを招くという問題が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは圧延材の速度変化に起因して生じた
ルーパアーム角度の変動をトルク制御のゲインとルーパ
アーム角度のゲインとの同期的な調節によって、圧延材
速度の変化に依るルーパアーム角度の変動を抑制すると
共に、ミルモータの迅速な制御によって圧延材の速度変
°化それ自体を直接的に制御して、特に２通板時、尻抜
は時等における圧延材の速度変化を抑制し、安定した張
力の付与を行い得るようにした連続圧延機のルーパ制御
方法及びその装置を提供するにある。

本発明に係る連続圧延機のルーパ制御方法は、ルーパア
ーム角度に応じてルーパのトルクを調節すると共にルー
パアーム角度をミルモータ速度にて調節するようにした
連続圧延機のルーパ制御方法において、前記ルーパのト
ルク制御のゲイン及びルーパアーム角度の制御ゲインを
制御系の応答性を一定に保つべく同期的に切替設定する
ことを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施状態を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明方法を本発明に係る連続圧延機のルーパ
制御装置（以下本発明装置という）にて実施している状
態を示す模式図であり、図中ｉ。

１＋１は相隣する２基のスタンド、１はルーパ、２はス
トリップ等の圧延材を示している。ルーパｌは両スタン
ドｔ、ｔ＋１間にあって、白抜矢符方向から通された圧
延材２をその下面側から上方に向けて押圧保持し、圧延
材２に適切な張力を付与すると共に、スタンドｔ、ｔ＋
１間に適正な圧延材２のループ量を確保するようになっ
ている。

ルーパ１は先端部にロール１ａを備えたアームｌｂの基
端部をルーパ駆動用のモータ（例えば電動モータ又は油
圧モータ）３に連繋せしめて構成されている。ルーパア
ーム１ｂの基端部にはその角度を検出する角度検出器４
が付設されており、その検出値は張力・トルク変換器５
、微分器７及び減算３６へ夫々出力される。

張力・トルク変換５５は減算器６、微分器７、ゲイン設
定器８及びトルク制御部９等と共にルーパトルク制御装
置を構成しており、張力・トルク変換器５に入力された
ルーパアーム角度θはこれをパラメータとして定めた換
算係数、即ち張力指令値をトルク指令値に換算する換算
係数Ｋ（θ）を変化させ、ルーパアーム角度θに応じて
変化させたトルク指令値を減算器６を経てトルク°制御
部９へ出力するが、更に前記減算器６においてルーパア
ームの角速度に応じてトルク指令値を増減変化させて、
所謂ダンピング機能を与える。

即ち、角度検出器４からルーパアーム角度θを入力され
た微分器７はこれに微分演算を施してルーパアームの角
速度ω（＝　ｄθ／ｄｉ　）としてゲイン設定器８へ出
力し、ここでゲイン調節を施されて減算Ｍ６へ出力され
る。

なお、微分器７を用いる代わりに角度検出器４とは別途
に、例えばタコジェネレータを設けてルーパアームの角
速度を直接的に検出してゲイン設定器８へ入力せしめる
こととしてもよい。

ゲイン設定Ｂ８におけるゲインは一般に固定値で良く、
後述する角度制御系の応答を勘案して通常１００〜１０
００ｋｇ＋＋＋／（ｒａｄ／秒）程度とする。勿論これ
に限らず、例えば圧延材のトップ、ミドル、テイル等の
タイミングに合わせてダンピングのゲイン切替を行って
もよい。

而してゲイン設定器８から減算器６への入力信号はルー
パアームｌｂの角速度ωの大、小に応じて増、減された
値となっており、この結果、減算器６からトルク制御部
９への出力は角速度ωが大きいときはトルク設定値が小
さく、また逆に角速度ωが小さいときはトルク設定値が
太き（なり、ルーパアーム角度変動を抑制するよう作用
するダンピング機能を備えることとなる。

トルク制御部９は入力されたトルク設定値を実現すべく
ルーパ駆動用のモータ３に対する制御量を算出し、これ
に相当する制御信号をモータ３へ出力し、ルーパトルク
をルーパアーム角度θ、並びにルーパアーム角速度ωに
応じて制御する。

なお上述の如くルーパアームの角速度に応じてトルク設
定値を増、滅する代わりに、トルク制御部９からモータ
３に対するトルク制御信号のゲインを切換えることとし
てもよい０例えばゲインを低くして実質的にルーパにダ
ンピング機能を付与し、また逆にゲインを高く設定して
ダンピング機能を殆ど抑制し、或いは圧延材のトップ、
ミドル、テイルに応じてゲインを切替える等、圧延条件
に応じてダンピングゲイン能の強弱を適正にｍ命するこ
とも可能である。

減算器１０は角度修正量演算部１１、速度制御部１２と
共にミルモータＭの速度制御装置、換言すればルーパア
ーム角度制御装置を構成しており、減算器１０において
、角度指令値と角度検出器４からのルーパアーム角度θ
との角度偏差Δθを角度修正量演算部１１へ出力する。

角度修正量演算部１１は角度偏差Δθ、ゲイン設定器８
から入力されるゲインに基づき角度偏差Δθを解消する
ためのルーパアーム角度修正量を演算し、これを速度制
御部１２へ出力する。速度制御部１２は入力されたルー
パアーム角度修正量を実現するに必要なミルモータＭに
対する制御量を演算し、ミルモータＭへ出力してスタン
ドｉ、ｉ＋１間における圧延材２の速度を変更し、ルー
パアームｌｂの角度を調節するようになっている。

上記したルーパアーム角度制御装置によるルーパアーム
角度制御のゲインは前述したルーパトルク制御装置にあ
ってはダンピング機能によってルーパアームの角度変化
が抑制されることによって生ずる圧延材２の張力不足を
ミルモータ速度の調節によって補償し得るよう設定する
。即ち、角度修正量演算部にてダンピングゲインに応じ
て角度制御ゲインを同期的に切替える。またルーパトル
ク制御装置として、ルーパアームの角速度に応じてルー
パトルクを変化させる代わりに、トルク制御部９におけ
るトルク制御のゲインを切替える構成を採る場合にはル
ーパ制御系全体の安定性を維持し得る範囲内で双方のゲ
インを同期的に切替え制御する。なお、トルク制御のゲ
インとダンピング量とは逆比例の関係にある。

第２図（イ）５　（ロ）は本発明におけるゲイン切替パ
ターンを示す図であり、横軸には圧延材の位置を、また
縦軸には夫々第２図（イ）にあってはダンピング量を、
また第２図（ロ）にあっては角度制御ゲインを夫々示し
ている。この図から明らかなように、圧延材のトップ部
、テイル部に対しては板の噛み込み、尻抜けに際しての
圧延材速度の急変が予想されるため、ダンピング量を少
なくし、角度変化を犠牲にして張力の安定花を図る。

なおミドル部は材料速度の変化が緩やかなのでダンピン
グ量を増し、角度、張力の同時安定を図るようにしであ
る。

第３図において、いま圧延ライン速度に外乱し生じた結
果、速度指令値Ｖｇとの間に圧延ライン速度差ΔＶが生
ずると、伝達関数ｋｏ（ｉ−ｉ＋１スタンド間の速度差
が変わることによる張力に与える影響係数）を有する伝
達要素にて張力信号に変換され、次いで伝達関数ＡＫ　
（θ）　〔Ａ：圧延材の断面積、Ｋ（θ）　：張力をト
ルクに変換する換算係数）を有する伝達要素に入力され
、ここで張力信号をトルク信号に変換して加え合せ点に
出力する。加え合せ点においては、伝達関数としてＫ（
θ）（ルーパの角速度を材料の進行方向の速度に変換す
る換算係数）を有する伝達要素、例えば張力・トルク変
換器から、これに入力した張力指令値が入力されており
、この張力指令値から前記したトルク信号並びにダンピ
ング制御系から入力されるルーパアームの角速度に相当
する信号を差し引き、これを伝達関数１／５Ｊ（Ｓニラ
プラス演算子、Ｊ：ルーパの慣性モーメント）を有する
伝達要素に出力され、ここからルーパアームの角速度信
号として積分要素、ダンピング制御要素及び伝達関数Ｋ
（θ）を有する伝達要素へ出力される。

積分要素は角速度が角度に変換される物理現象を表して
いる。

以下に張力制御系のダンピングゲインと角度制御系のゲ
インの同期切替の考え方を説明する。

いまダンピング手段を設けた場合と、設けない場合とに
おける外乱ＶＬがルーパアーム角速度に与える影響につ
いて伝達関数にて比較してみると次のとおりである。

先ずダンピング手段を設けた場合における外乱に対する
ルーパアーム角速度（ａω／ａＶｔ、）は下記（１１式
で表せる。

（以　下　余　白） ＫｏＡＸ（θ）　・　□ ＳＪ＋Ｄ ＫＯＡＫ（θ）２１ Ｄ＋八へｏ　　Ｋ　　（θ）２　　　Ｋ。

・・・（１１ 一方、ダンピング手段を設けない場合におけるａω／　
；３　Ｖ　Ｌは下記（２）式で表せる。

Ｊ ・・・（２） そこで両者の比を求めると（３）式の如くに与えられる
。

（３）式は１よりも大きいから、ダンピング手段をりも
小さくすることができる。換言すれば外乱ＶＬに対する
ルーパアーム角速度の割合を小さくすることができるこ
ととなる。

一方このようなトルク制御装置へのダンピング手段の設
置によってトルク制御ゲインの低下と等価の効果が得ら
れる結果、これに相応する分だけルーパアーム角度の制
御ゲインを増加することがこのようなルーパアーム角度
の制御ゲインの増加はそれだけルーパアーム角度制御の
応答性を高め、外乱に起因するルーパアーム角度、張力
の変動を抑制し得ることとなる。　　　。

次に本発明装置と従来装置との比較試験結果について説
明する。試験は６スタンドからなるホン、トストリップ
ミルの第４．５スタンド間において行い、圧延材速度を
４００ｓ／分とし、圧延材の寸法は前記４．５スタンド
間において厚さ３．０鰭、幅１．２００　ｍであり、こ
れを仕上厚さ１．６鶴として圧延した。モして外乱とし
てライン速度を１％変化させ、これに伴うルーパアーム
角度、圧延材張力の変化を測定した。結果は第４図（イ
）、（ロ）。

【ハ）に示すとおりであり、また第５図（イ）。

（ロ）、（ハ）は従来装置についての結果である。

第４．５図の（イ）はいずれも縦軸にライン速度変化（
％）を、また各（ロ）はルーパアーム角度（θ）を、更
に各（ハ）は圧延材張力をとって示しである。

これから明らかなように、ライン速度に１％の変化が生
じたとき、従来装置にあってはルーパアーム角速度の変
化は５°であるのに対し、本発明装置にあっては、ｌｏ
に留まった。また張力の変化は従来装置、本発明装置と
も０．１　ｋｇ／ｍ＠２であり、本発明装置における如
くルーパにダンピング制御を施しても張力精度は何ら低
下しないことが確認された。

〔効果〕

以上の如く本発明方法及び装置にあっては圧延ライン速
度に外乱が生じ、これによってルーパアーム角度が変化
したとき、そのルーパアーム角速度に応じてルーパトル
クを制御することにより、圧延ライン速度変化に対する
ルーパアーム角度の変化が小さくな゛す、通板時の安定
性が極めて高い。

また上記した如き調節を行った場合、張力変化は大とな
るが、ルーパアーム角度制御のゲインを高め名ことによ
ってルーパアーム角度変化に対する応答性を高め、ミル
モータ速度を迅速にＩＮ箇することににより外乱による
圧延ライン速女変動自体も低減出来、結果的に張力も安
定するなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法を実施する装置の模式図、第２図（
イ）、（ロ）は本発明のゲイン切替パターンを示す図、
第３図はルーパの動特性を示したブロック図、第４図（
イ）、（ロ）、（ハ）は本発明の試験結果を示すグラフ
、第５図（イ）。 （ロ）、（ハ）は従来装置の試験結果を示すグラフであ
る。 ｉ、ｉ＋１・・・スタンド　１・・・ルーパ　１ｂ・・
・アーム２・・・圧延材　３・・・モータ　４・・・角
度検出器５・・・張力・トルク変換器　６・・・減算器
　７・・・微分器　８・・・ゲイン設定器　９・・・ト
ルク制御部１′０・・・減算器　１１・・・角度修正量
演算部１２・・・速度ｉｉｌＪｇＢ部 特　許　出願人　　住友金属工業株゛式会社代理人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫笛　上　図 ？、２　図 時間 （イ） 時間 （ロ） ｖＩＩ藺 ｔハ） 第４１￥１ １／Ｘ１ 第５１２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ルーパアーム角度に応じてルーパのトルクを調節す
   ると共にルーパアーム角度をミルモータ速度にて調節す
   るようにした連続圧延機のルーパ制御方法において、前
   記ルーパのトルク制御のゲイン及びルーパアーム角度の
   制御ゲインを制御系の応答性を一定に保つべく同期的に
   切替設定することを特徴とする連続圧延機のルーパ制御
   方法。 ２、ルーパアーム角度に応じてルーパのトルクを調節す
   る装置と、ミルモータ速度によってルーパアーム角度を
   調節する装置とを具備する連続圧延機のルーパ制御装置
   において、前記ルーパのトルク調節装置に、ルーパアー
   ムの角速度に応じてトルク設定値を変化させるダンピン
   グ制御手段を設けると共に、前記ルーパアーム角度の調
   節装置は前記ダンピング制御手段による制御中、ルーパ
   アーム角度制御のゲインを高めるべく構成したことを特
   徴とする連続圧延機のルーパ制御装置。