JPH0256965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はスタンド間圧延材の張力制御装置に係
り、特に複数台の圧延機と圧延材の巻取機から成
る圧延設備に於いて、圧延材がスタンド間にまた
がつてから巻取機に巻取られるまでの間にスタン
ド間圧延材に発生する張力変動が上流側の圧延ス
タンドに与える影響を軽減するに好適な圧延材の
張力制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

最近のスタンド間張力制御は、エアルーバーや
電動ルーバのようにフリーロールをスタンド間圧
延材に直接押しつけて制御する従来の方式に代わ
つて、フリーロールとロードセルとを組み合せて
機械的に固定された形で張力を検出し制御する方
式が多く採用されつつある。これは前者の従来方
式と比較してコストが低く応答時間が速い上に、
保守がしやすいなど利点が多いためである。

第１図はこのフリーロールとロードセルとを組
み合せたテンシヨンバーによる張力の検出原理を
示す説明図である。第１図の構成に於いて、圧延
材３４は２つのスタンドSTD１，STD２間で張
力を発生するが、この張力は圧延材３４に当接す
るフリーロール１から軸受を介してロードセル２
に伝達され検出される。

つまり、圧延材３４を圧延する２つのスタンド
STD１，STD２間に速度差を生じると、フリー
ロール１は圧延材３４に発生している張力によつ
て押えられ、垂直方向に荷重を発生する。この垂
直荷重はフリーロール１から軸受３を介してロー
ドセル２に伝わる。この場合、ロードセル２によ
つて検出される全荷重からフリーロール１とその
軸受３の荷重を差し引いた値が張力分により発生
した荷重となる。この様にして検出した荷重に基
いて圧延材３４の角度から逆算することによつ
て、圧延材３４に発生している張力値を知ること
ができる。

スタンド間圧延材の張力制御は基本的には２基
のスタンド間における速度差によつて圧延材に発
生する張力を、片方のスタンドの速度を張力偏差
に応じた分だけ補正して制御することによつて行
う。

第２図は従来のスタンド間圧延材の張力制御装
置のブロツク図を示すものである。かかる構成に
於いて、ロードセル２によつて検出された荷重
は、荷重張力変換回路４によつて張力信号５に変
換される。張力制御回路１２は張力信号５と張力
設定器１０によつて設定された張力基準信号１１
とから張力偏差を演算し、この偏差の量に応じた
速度補正量信号１３を出力する。速度基準回路１
４は速度基準設定器１５によつて設定される速度
基準信号１６と、張力制御回路１２の出力である
速度補正量信号１３とを合せ、レオナード装置１
８への速度制御基準信号１７を出力する。なお、
レオナード装置１８は、スタンド駆動用伝動機１
９の速度を制御する装置で、この速度制御基準信
号１６と図示はしていないがスタンド駆動用電動
機１９からの速度フイードバツク信号とによりス
タンド駆動用電動機１９の速度を制御する。

なお、張力制御回路１２の具体的な構成は第３
図の回路構成図に示す通りである。第３図の構成
に於いて、減算器６は張力基準信号１１と張力信
号５との差である張力偏差△Ｔを出力する。張力
偏差△Ｔを入力される比例制御器７は張力偏差△
Ｔに比例した比例信号を出力する。一方、積分制
御器８は張力偏差△Ｔを積分した積分信号を出力
する。加算器９は比例制御器７の出力である比例
信号と積分制御器８の出力である積分信号との和
信号を出力するものである。更に、比例ゲイン設
定器２１は比例制御器７の比例ゲインを設定し、
積分ゲイン設定器２２は積分制御器８の積分ゲイ
ンを設定するものである。

第４図は第２図の構成における張力と速度補正
量との関係を示すタイムチヤートで、張力に変動
があつた場合について示すものである。同図に従
つて張力制御回路１２の動作を説明する。なお、
第４図ａは圧延材３４に発生するであろう張力変
動要因図、同図ｂは張力基準信号１１、同図ｃは
制御後の張力信号５を示す。一方、同図ｄはこの
張力基準信号１１と張力信号５から減算器６によ
つて求めた張力偏差△Ｔである。この、張力偏差
△Ｔを比例制御器７と積分制御器８とに入力し、
各々の出力信号を加算器９で加算し、その結果と
して速度補正量信号１３を得る。この、速度補正
量信号１３が第４図ｅに示される信号である。こ
の比例制御器７の比例ゲイン及び積分制御器８の
積分ゲインは張力制御系として安定かつ早い制御
応答が得られるように設定される。第４図ｃに示
される張力信号５に張力変動による影響が少ない
のは、制御ゲインが早い制御応答を得られるよう
に設定されており、張力変動に対するスタンドの
速度補正が同図ｅに示されるようにすみやかにな
されていることによる。つまり、第４図ａに示す
張力変動要因は同図ｃに表わされるはずである
が、同図ｅに示される速度補正量信号１３により
上流側のスタンドSTD１の速度を補正すること
により、張力変動を抑制することが可能となる。

〔背景技術の問題〕

以上、従来の張力制御装置の動作について述べ
てきたが、張力制御自体は圧延材３４がスタンド
STD１，STD２間にまたがつた時から実施され
ている。つまり、第１図において圧延材３４の先
端が下流側のスタンドSTD２に噛み込まれた時
点からスタンドSTD１，STD２間の張力制御が
開始される。従つて、圧延材３４の先端がスタン
ドSTD２に噛み込まれてから巻取機に巻取られ
るまでの間も、また巻取機に巻取られた後もスタ
ンドSTD１，STD２間の圧延材３４の張力制御
は同様に実施されることとなる。しかしながら、
圧延材３４が巻取機に巻取られるまでの間は、下
流側のスタンドSTD２より下流側にある圧延材
３４には巻取機による前方張力が生じていないの
で、スタンドSTD２において圧延材３４との間
にはスリツプが生じ易い。このスリツプはスタン
ド間圧延材の張力変動の原因となるが、この場合
その変動量及び発生ひん度は比較的大きな値とな
つている。この大きな張力変動の変動量及び発生
ひん度に対して張力制御を実施すると、上流側の
スタンドSTD１の速度が大きく変動することに
なり、圧延材３４の品質確保という点からすれば
好ましいことではない。

〔発明の目的〕

従つて、本発明の目的は上記従来技術の問題点
に鑑み、圧延材が最終スタンドを抜けてから巻取
機に巻取られるまでは張力制御回路の制御応答を
本来の設定値より遅くし、圧延材の巻取りが開始
された後に本来の制御応答時間の値に戻すことに
より、圧延材先端巻取り前に於ける下流側スタン
ドによる圧延材の品質低下を招くことなく圧延を
行うことを可能ならしめたスタンド間圧延材の張
力制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、圧延材を
連続して圧延する複数台の圧延スタンドと、最終
圧延スタンドから導出された圧延材を巻取る巻取
機とを備えた連続圧延設備において、前記最終圧
延スタンドとこれにより上流の圧延スタンドとの
間の圧延材の張力を検出する張力検出手段と、前
記圧延材の張力を設定する張力設定手段と、この
張力設定手段の張力基準と前記張力検出手段の張
力検出値との差が零になるように前記上流の圧延
スタンドの速度を制御する張力制御手段と、前記
巻取機が張力制御に入つたことを検出する巻取張
力検出手段と、この巻取張力検出手段が張力制御
の開始を検出するまで前記張力制御手段の制御ゲ
インを前記圧延材にスリツプを生じないレベルに
保持し、前記巻取張力検出手段が張力制御の開始
を検出したとき前記張力制御手段の制御ゲインを
前記巻取機によつて生じる前方張力の存在を前提
としたレベルに切換える制御ゲイン切換手段とを
含んで構成している。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。

第５図は本発明の一実施例に係るスタンド間圧
延材の張力制御装置のブロツク図を示すもので、
第２図に示す従来の装置と異なる点は、圧延材３
４の先端が最終スタンドに当るスタンドSTD２
を通過した後、巻取機２５による巻取前であるか
否かを先端位置検出器２４で検出し制御ゲイン切
換回路２９にゲイン切換信号２６を出力する如き
構成を付加すると共に、圧延材３４の先端が巻取
機２５による巻取前にある場合の比例ゲインを設
定する比例ゲイン設定器２０と積分ゲインを設定
する積分ゲイン設定器２３を付加した事である。
なお、比例ゲイン設定器２１からは通常運転時の
比例ゲイン信号３１が出力され、積分ゲイン設定
器２２からは通常運転時の積分ゲイン３２が出力
される。これに対して、比例ゲイン設定器２０か
らは圧延材３４の先端の巻取前に於ける比例ゲイ
ン信号３０が出力され、積分ゲイン設定器２３か
らは圧延材３４の先端の巻取前に於ける積分ゲイ
ン信号３３が出力される。制御ゲイン切換回路２
９は、ゲイン切換信号２６に基いて、比例ゲイン
信号２１，２０のいずれか及び積分ゲイン信号３
２，３３のいずれかを選択して、比例ゲイン信号
２７、積分ゲイン信号２８を出力し、張力制御回
路１２に与える。

第６図は第５図の構成に於ける張力及び速度補
正量信号等の変化を示すタイムチヤートで、同図
ａは制御ゲイン切換信号２６の状態を示し、同図
ｂは張力の変動要因、同図ｃは張力基準信号１１
を示す。また、第６図ｄは、制御後の張力を表わ
し、同図ｅは張力偏差信号、同図ｆは速度補正量
信号を表わす。この速度補正量信号に第４図ｅに
示されるような急激な変化が出てこないのは制御
ゲインを低くしてあるためであり、この速度補正
量信号により補正される上流側スタンドSTD１
の速度は変化が少なくなることが判る。

さて、ここで張力制御回路１２に於ける制御ゲ
インの変更の根拠を説明する。張力制御回路１２
では比例積分制御が行なわれるため、その伝達関
数は １＋T₂・Ｓ／T₁・Ｓ＝１／T₁・Ｓ＋T₂／T₁ ……(1) となる。(1)式に於いて、右辺の第１項が積分部
分、第２が比例部分であり、従つて積分ゲイイン
設定器２２，２３では上式の１／T₁を設定し、比例 ゲイン設定器２０，２１では上式のT₂／T₁を配設す ることとなる。この場合、T₂のみ又はT₁及びT₂
の設定値を変更すれば張力制御回路１２の伝達関
数を変えることができるので、張力制御系として
の制御応答を変えることができる訳である。

なお、先端位置検出器２４の出力信号である圧
延材３４の先端検出信号、つまり制御ゲイン切替
信号２６は圧延材がスタンドSTD２を通過して
から巻取開始でセツトされるが、巻取検出の方法
としては、巻取電動機の電流の立ち上りを見つけ
たり、巻取機の張力制御が入つたことにより見つ
ける等の方法がある。

次に、第５図の構成に於ける具体的な動作を説
明する。

まず、圧延材３４が最終スタンドであるスタン
ドSTD２に噛み込まれた後、巻取機２５によつ
て巻取られるまでの間は、圧延材３４の先端検出
器２４により制御ゲイン切替信号２６がセツトさ
れている。制御ゲイン切換回路２９は、制御ゲイ
ン切替信号２６がセツトされている時は比例ゲイ
ン設定器２０からの比例ゲイン信号３０並びに積
分ゲイン設定器２３からの積分ゲイン信号３３を
それぞれ比例ゲイン信号２７、積分ゲイン信号２
８として張力制御回路１２へ出力する。そして、
圧延材３４が巻取機２５に巻取られ、先端検出器
２４の出力である制御ゲイン切替信号２６がリセ
ツトされてからは、比例ゲイン設定器２１からの
比例ゲイン信号３１並びに積分ゲイン設定器２２
からの積分ゲイン信号３２をそれぞれ比例ゲイン
信号２７、積分ゲイン信号２８として張力制御回
路１２へ出力する。この圧延材３４の先端検出信
号、即ち制御ゲイン切替信号２６がリセツトされ
る時刻が巻取開始時刻であり、第５図における
t₂₀である。つまり、制御ゲイン切替回路２９は
時刻t₂₀の前後において張力制御回路１２の制御
ゲインを切り換えている。

即ち、比例ゲイン設定器２０及び積分ゲイン設
定器２３は張力制御回路１２の制御ゲインを低く
する様な比例ゲイン信号３０及び積分ゲイン信号
３３を発生しており、比例ゲイン設定器２１及び
積分ゲイン設定器２２は通常運転時の、つまり第
２図の構成で設定されると同様の比例ゲイン信号
２１及び積分ゲイン信号３２を発生している。

この為、圧延材３４の先端が巻取機２５に巻取
られるまでの間の張力制御回路１２の制御ゲイン
は低く抑えられるため、第６図ａに示す如く張力
の変動要因が発生した場合も第６図ｆに示す如く
速度補正信号には急激な変化は発生せず、従つて
上流側のスタンドSTD１の速度は大幅には変化
しない。

一方、圧延材３４の先端が巻取機２５に巻取ら
れた後、つまり時刻t₂₀以降は、制御ゲイン切換
器２９の切替わりにより系は第２図と全く同様構
成となるため、第４図に示す如く速い制御応答に
より張力変動は極小に抑えられることとなる。

なお、張力制御ゲインを切り換える、即ち制御
ゲインを低くすることは張力制御系の制御応答を
遅らせることであり、この制御応答より短い時間
内で変化する張力に対しては無視することとな
る。このため、この短い時間内で変化する張力に
よつて上流側スタンドの速度補正が少なくなり、
他の制御系への影響が少なくなる。ただし、この
張力制御系の応答時間は無制限に遅らせられるも
のではなく、圧延材に対する張力の許容変動量を
考慮して設定されるものであることは云うまでも
ない。

ところで、第５図に示した先端検出器２４の構
成は、接触式、非接触式含めて種々の形式のもの
が考えられるが、制御ゲイン切換回路２９を適切
なタイミングで確実に切替えられるものであれ
ば、どの様な形式のものでも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、圧延材が最
終スタンドを抜けてから巻取機に巻き取られるま
での間の張力制御系の制御応答を遅くすることに
より、最終スタンドのスリツプ等に起因する張力
変動による他のスタンドへの必要以上の影響を少
なくした、効果的なスタンド間圧延材の張力制御
装置を得ることが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はテンシヨンバーによる張力の検出原理
を示す説明図、第２図は従来のスタンド間圧延材
の張力制御装置のブロツク図、第３図は第２図の
張力制御回路の回路構成図、第４図は第２図の構
成に於ける張力，速度補正量の関係を示すタイム
チヤート、第５図は本発明の一実施例に係るスタ
ンド間圧延材の張力制御装置のブロツク図、第６
図は第５図の構成に於ける張力，速度補正量の関
係を示すタイムチヤートである。 １…フリーロール、２…ロードセル、４…荷重
張力変換回路、６…減算器、７…比例制御器、８
…積分制御器、９…加算器、１０…張力基準設定
器、１２…張力制御回路、１３…速度補正量信
号、１４…速度基準回路、１５…速度基準設定
器、１８…レオナード装置、１９…圧延機駆動用
電動機、２０，２１…比例制御ゲイン設定器、２
２，２３…積分制御ゲイン設定器、２４…先端位
置検出器、２９…制御ゲイン切換回路、３４…圧
延材、STD１，STD２…圧延機スタンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延材を連続して圧延する複数台の圧延スタ
   ンドと、最終圧延スタンドから導出された圧延材
   を巻取る巻取機とを備えた連続圧延設備におい
   て、前記最終圧延スタンドとこれより上流の圧延
   スタンドとの間の圧延材の張力を検出する張力検
   出手段と、前記圧延材の張力を設定する張力設定
   手段と、この張力設定手段の張力基準と前記張力
   検出手段の張力検出値との差が零になるように前
   記上流の圧延スタンドの速度を制御する張力制御
   手段と、前記巻取機が張力制御に入つたことを検
   出する巻取張力検出手段と、この巻取張力検出手
   段が張力制御の開始を検出するまで前記張力制御
   手段の制御ゲインを前記圧延材にスリツプを生じ
   ないレベルに保持し、前記巻取張力検出手段が張
   力制御の開始を検出したときに前記張力制御手段
   の制御ゲインを前記巻取機によつて生じる前方張
   力の存在を前提としたレベルに切換える制御ゲイ
   ン切換手段とを備えたことを特徴とするスタンド
   間圧延材の張力制御装置。