JP3799701B2 - Rotating position control device for laying head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線材の製造ライン等に使用されるレイングヘッドの回転位置制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
線材の製造では、図1に示すように、熱管圧延を終え、仕上圧延機2から出た線材1がレイングヘッド3に送られる。レイングヘッド3は、線材1の進行速度と同じ速度で回転することにより、線材1をコイル状に成形してコンベア4上に放出する。コンベア4上に連続的に落下するコイル状の線材1は、半径方向にずれた状態で重なり合って搬送され、その過程で冷却される。
【0003】
レイングヘッド3を用いた線材1のコイル成形では、線材1の先端をコンベア4上の決められた位置に落下させることが重要な技術課題になっている。即ち、線材1の先端がコンベア4上に落下したときに、その先端が搬送方向前方を向くと、その先端がチェーン等に引っ掛かり、線材1が団子状に固まることから、線材1の先端が搬送方向後方を向くように、線材1の先端落下位置が制御されるのである。そして、この制御は従来は次のようにして行われている。
【0004】
制御開始からの経過時間と線材の進行速度とから、線材の先端位置をトラッキングする。線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達する時点の吐出口の回転位置を時々刻々予測すると共に、レイングヘッドの吐出口の現在の回転位置を時々刻々検出する。線材の先端を目標とする位置に落下させるのに必要な吐出口の目標回転位置と予測回転位置の偏差角が0となるように、レイングヘッドの回転速度を制御する。
【0005】
即ち、図2に示すように、レイングヘッドの吐出口の現在位置をP、線材の先端が吐出口に到達する時点における吐出口の予測位置をPy、吐出口の目標位置をPoとすると、現在のレイングヘッドの回転速度を維持した場合、線材の先端が吐出口に到達する時点では、現在位置PはRだけ回転し、予測位置Pyまでしか移動せず、目標位置Poとの間にθの不足角を生じる。そこで、予測位置Pyと目標位置Pの偏差角θを0とするべく、レイングヘッドの回転速度を基準値から変化させて(図では加速して)、予測位置Pyを目標位置Poに一致させるのである。
【0006】
ところで、このようなレイングヘッドの回転位置制御では、レイングヘッドの回転速度制御により、吐出口の予測位置Pyと目標位置Poの偏差角θが0にされるが、その偏差角θがそのままレイングヘッドの回転速度の制御量になるわけではない。偏差角θを制御角度として、その制御角度に所定の比率を乗じたものをレイングヘッドの回転速度の制御量とする。ここにおける比率はゲインと呼ばれ、このゲインを使用するフィードバック制御はPI制御と呼ばれている。
【0007】
レイングヘッドの吐出口の予測位置Pyと目標位置Poの偏差角θを検出しつつ、その偏差角θが0となるようにレイングヘッドの回転速度を制御するレイングヘッドの回転位置制御は例えば特公昭52−15250号公報、特開昭61−123417号公報等に記載されているが、いずれの制御もPI制御である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、PI制御を用いてレイングヘッドの回転位置を制御する場合には次のような問題がある。PI制御を用いてレイングヘッドの回転位置を制御する場合の制御出力の経時的な変化を図3に示す。
【0009】
PI制御を用いてレイングヘッドの回転位置を制御する場合には、図3に示すように、制御角度である予測位置Pyと目標位置Poの偏差角θが大きい制御初期にレイングヘッドの回転速度が大きく制御され、吐出口の回転位置(現在位置P)が急激に目標位置Poに接近する。そして、制御が進むに連れて偏差角θが小さくなることにより回転速度の制御量も小さくなり、最終的には偏差角θが0となって吐出口の回転位置(現在位置P)が目標位置Poに一致する。これと同時に、レイングヘッドの回転速度も線材の進行速度に等しい基準値に戻る。
【0010】
この場合の理想的な制御パターンは、図3に実線で示すように、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達するまでに、吐出口の回転位置(現在位置P)を目標位置Poに一致させ、レイングヘッドの回転速度を線材の進行速度に等しい基準値に戻すパターンである。この変化パターンを得るために、線材の製造条件に基づいて特定のゲインが選択される。
【0011】
しかしながら、実際の線材製造では、操業条件が変更されるし、そのばらつきもある。これらの変動に対応してゲインを逐一変更することは不可能である。このため、選択したゲインが理想値から外れ、過剰の場合と不足の場合を生じる。以前は線材の製造速度が遅く、選択したゲインが理想値から外れても、特に大きな問題は生じなかった。しかし、最近は線材の製造速度が著しく増大し、吐出口の回転位置を制御するための時間を十分に確保することができないため、ゲインの理想値からのずれは次のような問題を生じる。
【0012】
選択したゲインが過剰の場合は、図3に破線で示すように、急激な制御の余韻として、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した時点では、レイングヘッドの回転速度の制御量が0にならない。選択したゲインが不足する場合も、図3に2点鎖線で示すように、制御が遅れることにより、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した時点では、レイングヘッドの回転速度の制御量が0にならない。その結果、いずれの場合も、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した後もしばらくの間、レイングヘッドの回転速度が基準値から外れるのである。
【0013】
本発明者らは、線材の先端を決められた位置へ正確に落下させる研究を続ける一方で、その線材のコイル形状を良くする研究を行っているが、PI制御を用いる従来のレイングヘッドの回転位置制御では、線材先端の落下位置は正確に制御できても、線材先端部のコイル形状の悪化を避け得ないこと、及びその悪化の原因が図3の破線や2点鎖線で示すような線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した後も継続するレイングヘッドの回転速度の不安定にあることを見いだした。
【0014】
即ち、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達するまでは、レイングヘッドの回転速度の基準値からのずれは、コイル形状に一切影響を与えない。しかし、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した後、即ちその吐出口から線材が排出される過程では、レイングヘッドの回転速度が基準値(線材の進行速度に等しい)からずれることにより、コイルの巻き径がその基準値から変化するのである。このため、レイングヘッドの回転速度が基準値に安定するまでの間、線材の先端部においてコイルの形状が悪化することになる。
【0015】
最近は線材製造速度が非常に速くなっている。このため、線材の先端がレイングヘッドの吐出口に到達した後も、レイングヘッドの回転速度の変動が続く場合が多く、線材先端部のコイル形状の悪化が顕著になってきた。線材先端の落下位置のずれは、その量が小さければ実操業上は特に問題を生じないが、線材先端部のコイル形状の悪化はコイル集積装置での引っ掛かりトラブルや製品荷姿の悪化等の原因になるので、これからの線材製造においては線材先端部のコイル形状の悪化を防止することの方がむしろ重要と考えられる。
【0016】
本発明の目的は、線材の進行速度が速い場合も、その先端を決められた位置へ正確に落下させることができ、合わせて線材先端部のコイル形状の悪化を回避することができるレイングヘッドの回転位置制御装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明のレイングヘッドの回転位置制御装置は、内部を通過する線材を回転運動によりコイル状に成形して吐出口から放出するレイングヘッドを回転駆動する手段と、線材の先端位置をトラッキングして線材先端がレイングヘッドの吐出口に到達する時点における吐出口の回転位置を予測する手段と、吐出口の現在の回転位置を検出する手段と、予測された吐出口の回転位置を目標位置に一致させるのに必要なレイングヘッドの制御角度を求める手段と、制御角度、制御角度の変化率及び線材先端からレイングヘッドの吐出口までの残距離のうちの、少なくとも制御角度を含む1以上の因子を用いてレイングヘッドの回転速度の制御量を演算すると共に、その演算を行う際にその因子が大きいほどゲインを大きくする手段と、演算された制御量にてレイングヘッドの回転速度を制御する手段とを具備する。
【0018】
本発明では、基本的にレイングヘッドの吐出口の制御角度を0として、その吐出口の回転位置を目標位置に一致させる。従来と異なるのは、レイングヘッドの回転速度の制御量を演算する際に、制御角度を含む1以上の因子を用い、その因子が大きいほどゲイン(因子の大きさに対する制御量の比率)を大きくすることである。即ち、その因子が制御角度の場合は、制御角度の大きい制御初期にゲインを大きくして感度の高い制御を行い、制御の進行により制御角度が小さくなるに連れてゲインを小さくして制御の感度を低下させるのである。こうすることにより、ゲインが一定の従来制御よりも制御時間が短くなり、線材の進行速度が速い場合にも、線材先端がレイングヘッドの吐出口に到達する時点までに制御が完了し、線材先端が決められた位置へ正確に落下すると共に、線材先端部のコイル形状の悪化が回避される。
【0019】
このような制御量の演算には、具体的には例えばファジー推論等を用いることができる。また制御量を演算する際に用いる因子は、具体的には「制御角度のみ」、「制御角度+制御角度の変化率」、「制御角度+残距離」、「制御角度+制御角度の変化率+残距離」の4種類である。線材先端からレイングヘッドの吐出口までの残距離を用いることにより、残距離の大きいところで感度の高い制御が行われるので、線材先端がレイングヘッドの吐出口に到達した後も制御が継続する事態がより確実に回避される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図4は本発明の実施の形態に係る制御装置の構成図、図5は制御量の演算に使用されるファジー推論に用いられるメンバーシップ関数の説明図、図6は同ファジー推論に用いられるファジールールの説明図、図7は同ファジー推論の具体的手順を説明するためのメンバーシップ関数図である。
【0021】
制御装置は、図4に示すように、線材1を製造する製造ラインの仕上圧延機2の下流側に設けられたレイングヘッド3の回転位置を制御するのに使用される。線材1は前述したようにレイングヘッド3を通過する際にコイルに成形されてコンベア4上に放出される。
【0022】
レイングヘッド3はモータ5により回転駆動され、モータ5はドライブ装置6により制御駆動されることによりレイングヘッド3の回転速度を制御する。一方、仕上圧延機2はモータ7により駆動され、その入側及び出側には、制御開始のタイミングをとらえるために、線材1の先端通過を検出するセンサ8,9が配設されている。また、仕上圧延機2を駆動するモータ7には、線材1の進行速度Vn及び進行距離を検出するために、パルスジェネレータ10が付設されており、レイングヘッド3を駆動するモータ5には、レイングヘッド3の回転速度Vhを検出するためのパルスジェネレータ11と、レイングヘッド3の吐出口の現在位置を検出するためのパルスジェネレータ12とが付設されている。
【0023】
制御では、線材1の先端がセンサ8により検出された時点から、パルスジェネレータ10により検出された線材1の進行速度Vnが回転位置予測手段13に与えられる。また、パルスジェネレータ11により検出されたレイングヘッド3の回転速度Vhがこの回転位置予測手段13に与えられる。そして、回転位置予測手段13は与えられた情報を用いて次の手順により、線材1の先端がレイングヘッド3の吐出口に到達する時点における吐出口の回転位置を予測する。より具体的には、吐出口が現在位置Pから予測位置Ryまで移動する間のレイングヘッド3の回転量Rを演算する(図2参照)。
【0024】
まず、仕上圧延機2を駆動するモータ7に付設されたパルスジェネレータ10の出力パルス数をカウントすることにより制御開始からの線材1の進行距離を求め、この進行距離をセンサ9と吐出口の間の距離から差し引くことにより、線材1の先端から吐出口までの残距離L(m)を求める。また、線材1の進行速度Vnとレイングヘッド3の回転速度Vhとの速度比であるリード率α(Vn/Vh)を求める。このリード率αは、吐出口から放出される線材1のコイル径を一定に維持するために、通常(制御時以外)は1とされる。
【0025】
線材1の先端がVn(m/s)の速度で残距離L(m)を通過するために要する時間tはt=L/Vn(s)となる。この間のレイングヘッド3の回転量Rは、レイングヘッド3の直径をD(m)とすると、R=t×Vh/πD=L/Vn/Vh/πD=L/πD×α(m)となる。線材1の先端が吐出口に到達する時点における吐出口の予測位置Ryは、吐出口の現在位置をPとすると、P+Rになる(図2参照)。
【0026】
また、吐出口の回転位置の予測と並行して、パルスジェネレータ12の出力が回転位置検出手段14に入力されることにより、吐出口の現在位置Pが検出される。そして、吐出口の目標回転位置を設定する回転位置設定手段15から出力される吐出口の目標位置Poと、上述した吐出口の現在位置P、及び現在位置Pから予測位置Ryまでのレイングヘッド3の回転量Rとから、吐出口の予測位置Ryを目標位置Poに一致させるのに必要なレイングヘッド3の制御角度θ(=Po−P−R)が演算され、制御量演算手段16に与えられる。また、制御角度θの変化率dθ/dt、及び残距離Lが制御量演算手段16に与えられる。
【0027】
制御量演算手段16は、制御角度θ、制御角度θの変化率dθ/dt、及び残距離Lを用いてファジー推論により、レイングヘッド3の回転速度の制御量を演算する。その演算手順は以下の通りである。
【0028】
制御角度θ、制御角度θの変化率dθ/dt、及び残距離Lについては図5のようなメンバーシップ関数と、図6に示すようなファジールールが設定されている。ここにおけるルールの基本は、制御角度θ、制御角度θの変化率dθ/dt、及び残距離Lのいずれの入力因子についても、それが大きい程、因子の大きさに対する制御量の比率、即ちゲインを大きくするというものである。図6に示すファジールール中の数字がゲインに対応する。
【0029】
説明を簡単にするために、ファジー入力因子として制御角度θ及び制御角度θの変化率dθ/dtを用いる場合につき、図7を参照してファジーの演算内容を説明する。なお、その演算には高さ法を用いた。また、制御角度θのメンバーシップ関数を示す図の横軸は、実際の角度(°)をスケーリングしたものである。スケーリング係数は0.02であり、±1は±200°に対応する。
【0030】
制御角度θが108°であり、制御角度θの変化率が0の場合、高さ法によってファジー演算及びデファジー化を行うと、図7(a)または図7(b)のデータが得られる。このときの出力Yは下式よりY=0.16となる。
【0031】
これを更にスケーリングしたものをレイングヘッド3の回転速度の制御量とする。そして、レイングヘッド3の回転速度の基準値を設定する回転速度設定手段17から出力される基準速度に上記制御量を加えたものを指示速度としてモータ5のドライブ装置6に与える。
【0032】
線材1の先端がセンサ9により検出されると、ここで先端位置を補正し、制御を続ける。仕上圧延機2の入側に設けられたセンサ8のところから制御を開始することにより、制御時間が確保される。
【0033】
このようにしてレイングヘッドの回転位置を制御した場合の制御出力の経時的な変化を図8に示す。図3との比較から明らかなように、本発明の場合はPI制御を用いた従来の場合よりも短時間で吐出口が目標位置に制御され、レイングヘッド3の回転速度が基準値に戻る。その結果、線材先端の落下位置精度が向上する。また、線材1の先端が吐出口に到達した後におけるレイングヘッド3の回転速度の変動が抑制されることにより、線材先端部のコイル形状の悪化が回避される。
【0034】
図9(a)は線材先端の落下位置のばらつきを本発明の場合とPI制御を用いる従来の場合とについて示す図表である。本発明の方が、低速から高速まで落下位置精度が高く、特に高速圧延でその効果が顕著である。また、図9(b)は線径5.5mm、速度60m/sで圧延を行う場合の制御終了時(線材先端が吐出口に到達した時点)におけるレイングヘッドの回転速度偏差を示す図表である。本発明により、レイングヘッドの回転速度偏差が約1/5に減少し、線材先端部のコイル形状は手入れが不要なレベルまで改善された。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のレイングヘッドの回転位置制御装置は、レイングヘッドの回転速度の制御量を演算する際に、制御角度、制御角度の変化率及び線材先端からレイングヘッドの吐出口までの残距離のうちの、少なくとも制御角度を含む1以上の因子を用い、その因子が大きいほどゲインを大きくすることにより、ゲインが一定の従来制御よりも制御時間が短くなるので、線材の進行速度が速い場合も、線材先端がレイングヘッドの吐出口に到達する時点までに制御を完了させることができる。従って、線材の進行速度が速い場合も、線材の先端を決められた位置へ正確に落下させることができる。また、線材先端がレイングヘッドの吐出口に到達する時点までにレイングヘッドの回転速度が基準値に復帰することにより、線材先端部のコイル形状の悪化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】線材の製造ラインを示す模式図である。
【図2】レイングヘッドの吐出口の回転位置を示す模式図である。
【図3】PI制御を用いてレイングヘッドの回転位置を制御する場合の制御出力の経時的な変化を示す図表である。
【図4】本発明の実施の形態に係る制御装置の構成図である。
【図5】制御量の演算に使用されるファジー推論に用いられるメンバーシップ関数の説明図である。
【図6】同ファジー推論に用いられるファジールールの説明図である。
【図7】同ファジー推論の具体的手順を説明するためのメンバーシップ関数の説明図である。
【図8】ファジー制御を用いてレイングヘッドの回転位置を制御する場合の制御出力の経時的な変化を示す図表である。
【図9】本発明の効果を示す図表である。
【符号の説明】
1 線材
2 仕上圧延機
3 レイングヘッド
4 コンベア
5,7 モータ
6 ドライブ装置
8,9 先端センサ
10,11,12 パルスジェネレータ
13 回転位置予測手段
14 回転位置検出手段
15 回転位置設定手段
16 制御量演算手段
17 回転速度設定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotational position control device for a laying head used in a wire production line or the like.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of the wire rod, as shown in FIG. 1, the hot tube rolling is finished, and the
[0003]
In coil forming of the
[0004]
The tip position of the wire is tracked from the elapsed time from the start of control and the traveling speed of the wire. The rotation position of the discharge port when the tip of the wire reaches the discharge port of the laying head is predicted every moment, and the current rotation position of the discharge port of the laying head is detected every moment. The rotational speed of the laying head is controlled so that the deviation angle between the target rotational position of the discharge port and the predicted rotational position required to drop the tip of the wire rod to the target position becomes zero.
[0005]
That is, as shown in FIG. 2, if the current position of the ejection head of the laying head is P, the predicted position of the ejection port when the tip of the wire reaches the ejection port is Py, and the target position of the ejection port is Po, When the rotational speed of the laying head is maintained, when the tip of the wire reaches the discharge port, the current position P rotates by R and moves only to the predicted position Py. An insufficient angle is produced. Therefore, the rotational speed of the laying head is changed from the reference value (accelerated in the figure) so that the deviation angle θ between the predicted position Py and the target position P is 0, so that the predicted position Py matches the target position Po. is there.
[0006]
By the way, in such a rotational position control of the laying head, the deviation angle θ between the predicted position Py of the discharge port and the target position Po is set to 0 by the rotational speed control of the laying head. It does not mean that the amount of rotation is controlled. The deviation angle θ is set as a control angle, and the control angle multiplied by a predetermined ratio is set as a control amount of the rotational speed of the laying head. The ratio here is called a gain, and feedback control using this gain is called PI control.
[0007]
The rotational position control of the laying head that controls the rotational speed of the laying head so that the deviation angle θ is zero while detecting the deviation angle θ between the predicted ejection position Py of the laying head and the target position Po is, for example, No. 52-15250, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-123417, etc., all controls are PI controls.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the rotational position of the laying head is controlled using PI control, there are the following problems. FIG. 3 shows changes with time in the control output when the rotational position of the laying head is controlled using PI control.
[0009]
When controlling the rotational position of the laying head using PI control, as shown in FIG. 3, the rotational speed of the laying head is increased at the initial stage of control when the deviation angle θ between the predicted position Py and the target position Po, which is the control angle, is large. The rotation position (current position P) of the discharge port suddenly approaches the target position Po. As the control proceeds, the deviation angle θ decreases, so that the rotational speed control amount also decreases. Finally, the deviation angle θ becomes 0 and the rotational position of the discharge port (current position P) becomes the target position. Matches Po. At the same time, the rotational speed of the laying head returns to a reference value equal to the traveling speed of the wire.
[0010]
The ideal control pattern in this case is that the rotational position (current position P) of the ejection port matches the target position Po until the tip of the wire reaches the ejection port of the laying head, as shown by the solid line in FIG. The rotational speed of the laying head is returned to a reference value equal to the traveling speed of the wire. In order to obtain this change pattern, a specific gain is selected based on the manufacturing conditions of the wire.
[0011]
However, in actual wire manufacturing, operating conditions are changed and there are variations. It is impossible to change the gain one by one in response to these fluctuations. For this reason, the selected gain deviates from the ideal value, and there are cases where it is excessive and insufficient. Previously, the production speed of the wire rod was slow, and even if the selected gain deviated from the ideal value, no significant problem occurred. However, recently, the production speed of the wire has increased remarkably, and it is not possible to secure a sufficient time for controlling the rotational position of the discharge port. Therefore, the deviation of the gain from the ideal value causes the following problem.
[0012]
When the selected gain is excessive, as shown by a broken line in FIG. 3, the amount of control of the rotational speed of the laying head is 0 when the leading end of the wire reaches the ejection port of the laying head as a remnant of rapid control. do not become. Even when the selected gain is insufficient, as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, the control amount is delayed, so that when the leading end of the wire reaches the ejection port of the laying head, the amount of control of the rotational speed of the laying head is reduced. Does not become zero. As a result, in any case, the rotational speed of the laying head deviates from the reference value for a while after the leading end of the wire reaches the ejection port of the laying head.
[0013]
While the inventors have continued research to accurately drop the tip of the wire to a predetermined position, the inventors have been studying to improve the coil shape of the wire, but rotation of a conventional laying head using PI control In position control, even if the drop position of the wire tip can be accurately controlled, deterioration of the coil shape of the wire tip cannot be avoided, and the cause of the deterioration is indicated by a broken line or a two-dot chain line in FIG. It has been found that the rotation speed of the laying head that continues after the tip of the laying head reaches the ejection port of the laying head is unstable.
[0014]
That is, until the leading end of the wire reaches the ejection port of the laying head, the deviation of the laying head rotational speed from the reference value does not affect the coil shape at all. However, after the tip of the wire reaches the ejection port of the laying head, that is, in the process of discharging the wire from the ejection port, the rotational speed of the laying head deviates from the reference value (equal to the traveling speed of the wire), The winding diameter of the coil changes from its reference value. For this reason, until the rotational speed of the laying head stabilizes at the reference value, the shape of the coil deteriorates at the tip of the wire.
[0015]
Recently, the wire manufacturing speed has become very fast. For this reason, even after the tip of the wire rod reaches the ejection port of the laying head, the rotational speed of the laying head often continues to fluctuate, and the coil shape at the tip of the wire rod is significantly deteriorated. If the amount of the fall of the wire tip is small, there will be no problem in actual operation. However, the deterioration of the coil shape at the tip of the wire will cause problems such as catching troubles in the coil integrated device and deterioration of the product packaging. Therefore, it is considered more important to prevent deterioration of the coil shape at the tip of the wire in the production of the wire in the future.
[0016]
An object of the present invention is to provide a laying head that can accurately drop the tip of the wire to a predetermined position even when the traveling speed of the wire is high, and can avoid deterioration of the coil shape of the tip of the wire. It is to provide a rotational position control device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The rotational position control device for a laying head according to the present invention includes a means for rotationally driving a laying head for forming a wire passing through the inside into a coil shape by rotational movement and discharging it from a discharge port, and a wire rod by tracking the tip position of the wire. Means for predicting the rotational position of the ejection port when the tip reaches the ejection port of the laying head, means for detecting the current rotational position of the ejection port, and matching the predicted rotational position of the ejection port to the target position A means for obtaining the control angle of the laying head necessary for the control, and one or more factors including at least the control angle among the control angle, the rate of change of the control angle, and the remaining distance from the wire rod tip to the discharge port of the laying head converting mechanism calculates the control amount of the rotational speed of the laying head, and means for increasing the gain as the factor is larger when performing the calculation, the calculated control And means for controlling the rotational speed of the laying head at.
[0018]
In the present invention, basically, the control angle of the ejection port of the laying head is set to 0, and the rotational position of the ejection port is made to coincide with the target position. The difference is that when calculating the control amount of the rotational speed of the laying head, one or more factors including the control angle are used, and the gain (ratio of the control amount to the factor size) increases as the factor increases. Is to do. That is, when the factor is the control angle, the gain is increased at the initial stage of the control when the control angle is large, and the control is performed with high sensitivity, and the gain is decreased as the control angle decreases as the control progresses. Is reduced. By doing this, the control time is shorter than in the conventional control with a constant gain, and even when the wire travel speed is fast, the control is completed by the time the wire tip reaches the ejection port of the laying head, and the wire tip Is accurately dropped to the determined position, and deterioration of the coil shape at the tip of the wire is avoided.
[0019]
Specifically, for example, fuzzy inference can be used for the calculation of the control amount. The factors used when calculating the control amount are specifically “control angle only”, “control angle + control angle change rate”, “control angle + remaining distance”, “control angle + control angle change rate”. + Remaining distance ". By using the remaining distance from the tip of the wire to the discharge port of the laying head, highly sensitive control is performed where the remaining distance is large, so there is a situation where control continues even after the tip of the wire reaches the discharge port of the laying head. It is avoided more reliably.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram of a control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of membership functions used for fuzzy inference used for control amount calculation, and FIG. 6 is a fuzzy used for the fuzzy inference. FIG. 7 is a membership function diagram for explaining a specific procedure of the fuzzy inference.
[0021]
As shown in FIG. 4, the control device is used to control the rotational position of the laying head 3 provided on the downstream side of the finishing mill 2 of the production line for manufacturing the
[0022]
The laying head 3 is rotationally driven by a motor 5, and the motor 5 is controlled and driven by a drive device 6 to control the rotational speed of the laying head 3. On the other hand, the finish rolling mill 2 is driven by a
[0023]
In the control, the traveling speed Vn of the
[0024]
First, the traveling distance of the
[0025]
The time t required for the tip of the
[0026]
In parallel with the prediction of the rotation position of the discharge port, the output of the
[0027]
The control amount calculation means 16 calculates the control amount of the rotational speed of the laying head 3 by fuzzy inference using the control angle θ, the rate of change dθ / dt of the control angle θ, and the remaining distance L. The calculation procedure is as follows.
[0028]
For the control angle θ, the change rate dθ / dt of the control angle θ, and the remaining distance L, a membership function as shown in FIG. 5 and a fuzzy rule as shown in FIG. 6 are set. The basic rule here is that the greater the input factor of the control angle θ, the rate of change dθ / dt of the control angle θ, and the remaining distance L, the greater the ratio of the control amount to the factor, that is, the gain. Is to increase. The numbers in the fuzzy rule shown in FIG. 6 correspond to the gain.
[0029]
In order to simplify the description, the calculation contents of fuzzy will be described with reference to FIG. 7 in the case of using the control angle θ and the change rate dθ / dt of the control angle θ as the fuzzy input factor. The height method was used for the calculation. Further, the horizontal axis of the diagram showing the membership function of the control angle θ is obtained by scaling the actual angle (°). The scaling factor is 0.02, and ± 1 corresponds to ± 200 °.
[0030]
When the control angle θ is 108 ° and the rate of change of the control angle θ is 0, the data of FIG. 7A or FIG. 7B is obtained by performing fuzzy calculation and defuzzification by the height method. The output Y at this time is Y = 0.16 from the following equation.
[0031]
The result of further scaling is used as a control amount for the rotational speed of the laying head 3. Then, a value obtained by adding the control amount to the reference speed output from the rotation speed setting means 17 for setting the reference value of the rotation speed of the laying head 3 is given to the drive device 6 of the motor 5 as an instruction speed.
[0032]
When the tip of the
[0033]
FIG. 8 shows changes with time in the control output when the rotational position of the laying head is controlled in this way. As is clear from comparison with FIG. 3, in the case of the present invention, the discharge port is controlled to the target position in a shorter time than the conventional case using PI control, and the rotational speed of the laying head 3 returns to the reference value. As a result, the drop position accuracy at the tip of the wire is improved. Moreover, the deterioration of the coil shape of a wire rod front-end | tip part is avoided by suppressing the fluctuation | variation of the rotational speed of the laying head 3 after the front-end | tip of the
[0034]
FIG. 9A is a chart showing variations in the drop position of the wire tip in the case of the present invention and in the conventional case using PI control. The present invention has higher drop position accuracy from low speed to high speed, and the effect is particularly remarkable in high speed rolling. FIG. 9B is a chart showing the rotational speed deviation of the laying head at the end of control when rolling is performed at a wire diameter of 5.5 mm and a speed of 60 m / s (when the tip of the wire reaches the discharge port). . According to the present invention, the rotational speed deviation of the laying head is reduced to about 1/5, and the coil shape at the tip of the wire is improved to a level that does not require maintenance.
[0035]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the rotational position control device for the laying head according to the present invention calculates the control angle, the rate of change of the control angle, and the leading end of the laying head when calculating the control amount of the rotational speed of the laying head. Since one or more factors including at least the control angle of the remaining distance to the discharge port are used and the gain is increased as the factor is larger, the control time is shorter than in the conventional control with a constant gain. Even when the traveling speed is high, the control can be completed by the time when the tip of the wire reaches the discharge port of the laying head. Therefore, even when the traveling speed of the wire is high, the tip of the wire can be accurately dropped to a predetermined position. In addition, since the rotational speed of the laying head returns to the reference value by the time when the tip of the wire reaches the ejection port of the laying head, deterioration of the coil shape at the tip of the wire can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a wire production line.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a rotational position of a discharge head of a laying head.
FIG. 3 is a chart showing temporal changes in control output when the rotational position of a laying head is controlled using PI control.
FIG. 4 is a configuration diagram of a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a membership function used for fuzzy inference used for control amount calculation.
FIG. 6 is an explanatory diagram of fuzzy rules used for the fuzzy inference.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a membership function for explaining a specific procedure of the fuzzy reasoning.
FIG. 8 is a chart showing a change with time in control output when the rotational position of the laying head is controlled using fuzzy control.
FIG. 9 is a chart showing the effects of the present invention.
[Explanation of symbols]
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