(57)【要約】【課題】  ロール回転速度検出器の稼働中の異常検出を簡単かつ安価に行うオンライン状態監視装置を提供する。【解決手段】  鋼板９０等の被加工物の搬送に用いられるテーブルロール８０を駆動するロール駆動モータ７０の回転速度をロール回転速度検出器６０にて検出してモータ駆動電流を閉ループ制御する制御系において、ロール駆動モータ７０の一定回転速度時におけるモータ駆動電流の電流実績値Ｉにおいて観察されるハンチングを示す高周波成分の量を電流実績値Ｉの微分値の絶対値の積算値として検出し、この積算値の大小に基づいて、稼働中におけるロール回転速度検出器６０の状態判定を行う異常診断装置２１を備え、異常と判定した場合に異常警報装置３０にて警報を出力するオンライン状態監視装置２０を備える。【選択図】  図１
2005098828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に装着された回転速度検出器のオンライン状態監視方法であって、
前記回転体の回転が一定速度になるタイミングを検出するタイミング検出工程と、
前記回転体を回転駆動するための駆動モータの電流検出信号を受けて、前記タイミングを契機として、所定の時間、前記電流検出信号の微分値絶対値の積算値を計算する演算工程と、
前記積算値を所定の閾値と比較し、比較結果に応じて前記回転速度検出器の状態を判定する判定工程と、
を具備することを特徴とする回転速度検出器のオンライン状態監視方法。
【請求項２】
回転体に装着された回転速度検出器のオンライン状態監視装置であって、
前記回転体の回転が一定速度になるタイミングを検出するタイミング検出手段と、
前記回転体を回転駆動するための駆動モータの電流検出信号を受けて、前記タイミングを契機として、所定の時間、前記電流検出信号の微分値絶対値の積算値を計算する演算手段と、
前記積算値を所定の閾値と比較し、比較結果に応じて前記回転速度検出器の状態を判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする回転速度検出器のオンライン状態監視装置。
【請求項３】
前記回転速度検出器の前記状態の判定結果に基づいて警報を発する警報出力部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の回転速度検出器のオンライン状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度検出器のオンライン状態監視技術に関し、特に、厚板圧延設備において圧延機の前後に配置されるテーブルロール等に備えられるロール回転速度検出器のオンライン状態監視等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、厚鋼板製造ラインの圧延機前後面テーブルロールの駆動系では、ロール回転速度検出器から得られる回転速度の実測値をロール駆動モータの回転制御系にフィードバックすることで、ロールの回転制御を実現している。
【０００３】
従って、このテーブルロールに備えられるロール回転速度検出器の異常は、厚鋼板製造ラインの安定稼働に重要な影響を与える。すなわち、ロール回転速度検出器が故障するとテーブルロールの速度制御精度が悪化するため、厚鋼板の搬送、圧延に支障を与えるだけでなく、駆動モータとテーブルロールを連結するカップリング等の機械系のトラブルに発展することもある。これらを防止するためにはテーブルロールのロール回転速度検出器の状態をオンラインで常時監視する必要がある。
【０００４】
このような圧延工程における監視技術として、特許文献１は、ローラ駆動モータの負荷電流によって駆動用モータや機械系の故障を検出する方法を開示している。しかしながら、この特許文献１の技術は駆動モータまたはローラテーブルの機械系の故障を検出する方法であり、ロールの回転速度検出器自体の異常監視については全く考慮されていない。
【０００５】
このため、特許文献１の技術では、圧延工程の中でも、とりわけテーブルロールの加減速が頻繁に行われる厚板圧延においては過酷な稼働環境に置かれるロール回転速度検出器の信頼性の高いオンライン（稼働中）状態監視は困難であり、ロール回転速度検出器の異常は、操業不可能な状態になるまで発見できず、操業不可能な状態になってからの突発的なメンテナンスが一般的に行われていた。
【特許文献１】特開平１１−３０４８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述のような技術的課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、稼働中の回転速度検出器の状態監視を簡単かつ安価な構成で行うことができる回転速度検出器のオンライン状態監視技術を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、回転速度検出器およびそれを備えた設備の予防保守を実現することが可能な回転速度検出器のオンライン状態監視技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、回転体に装着された回転速度検出器のオンライン状態監視方法であって、前記回転体の回転が一定速度になるタイミングを検出するタイミング検出工程と、前記回転体を回転駆動するための駆動モータの電流検出信号を受けて、前記タイミングを契機として、所定の時間、前記電流検出信号の微分値絶対値の積算値を計算する演算工程と、前記積算値を所定の閾値と比較し、この比較結果に応じて前記回転速度検出器の状態を判定する判定工程と、を具備することを特徴とする回転速度検出器のオンライン状態監視方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、回転体に装着された回転速度検出器のオンライン状態監視装置であって、前記回転体の回転が一定速度になるタイミングを検出するタイミング検出手段と、前記回転体を回転駆動するための駆動モータの電流検出信号を受けて、前記タイミングを契機として、所定の時間、前記電流検出信号の微分値絶対値の積算値を計算する演算手段と、前記積算値を所定の閾値と比較し、この比較結果に応じて前記回転速度検出器の状態を判定する判定手段と、を具備することを特徴とする回転速度検出器のオンライン状態監視装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、第２の観点において、前記回転速度検出器の前記状態の判定結果に基づいて警報を発する警報出力部をさらに有する構成としたものである。
【００１１】
例えば、厚鋼板を圧延する圧延機の前後に配置され、鋼板の搬送や圧延機に対する往復通板を行うテーブルロール等の回転体は、速度制御プロファイル等の速度基準に従い加速し、一定速度に達した後、あるタイミングから減速し停止するが、テーブルロールを回転駆動する駆動モータの閉ループ制御のためにテーブルロールに装着された回転速度検出器が異常な場合は、テーブルロールの速度制御精度が悪化し駆動モータの電流信号がハンチングする。本発明ではテーブルロールが一定速度になった時の駆動モータの電流検出信号に含まれる通常の運転では発生しない比較的高い周波成分の量から回転速度検出器の状態判定を行う。
【００１２】
すなわち、駆動モータの電流信号の微分値絶対値の積算値は、含まれる高周波成分が多いほど大きくなり、テーブルロールが一定速度になった状態で得られたこの積算値を所定の閾値と比較して、この所定の閾値を超えた場合に、回転速度検出器に異常有りと判定して警報を出力する動作を行う。この異常検出処理では、駆動モータの電流信号を、簡便なハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア等で監視するだけでよく、複雑な機器を現場に設置する必要がないため、信頼性の高いオンライン状態監視を安価かつ簡単に行うことが可能となる。
また、操業不能に至る前に、テーブルロール等の回転体に装着された回転速度検出器の異常を検出して、回転速度検出器や、それを備えた圧延設備の予防保守を行うことが可能になり、設備の稼働率が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転速度検出器の信頼性の高いオンライン状態監視を安価かつ簡単な装置で行う事ができる。その結果、テーブルロール等の回転体に装着された回転速度検出器の突発的な故障等に起因する圧延ラインの長時間停止を予防して稼働率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるロール回転速度検出器のオンライン状態監視方法を実施するオンライン状態監視装置を含む制御系の構成の一例を示すブロック図であり、図２は本発明のロール回転速度検出器のオンライン状態監視技術が適用される厚板圧延ラインの圧延工程の設備概要を示す概念図、図３は、本実施の形態の厚板圧延ラインにおけるテーブルロール部分の構成の一例を示す側面図である。
【００１５】
図２に例示されるように、本実施の形態の厚板圧延ラインは、圧延機１０４と、その前後に配置され、それぞれ、複数のテーブルロール８０で構成され、圧延機１０４に対する鋼板９０の往復方向の通板動作を行う圧延機前面テーブルロール８０ａおよび圧延機後面テーブルロール８０ｂを備えている。
【００１６】
そして、圧延機１０４の前面まで搬送された鋼板９０は、圧延機前面テーブルロール８０ａおよび圧延機後面テーブルロール８０ｂの往復搬送動作により、所定の厚みになるまで正／逆転する圧延機１０４に通板されて複数回圧延され次工程へ搬送される。また、鋼板９０の温度が所定の温度となるように圧延機１０４の前後の圧延機前面テーブルロール８０ａまたは圧延機後面テーブルロール８０ｂ上で正／逆転のオシレーションを行いながら温度調整がなされる。
【００１７】
圧延機１０４の前後に配置された、圧延機前面テーブルロール８０ａおよび圧延機後面テーブルロール８０ｂを構成する複数のテーブルロール８０の各々は、一例として図３に示すように構成される。軸受１０２に両端を支持されたテーブルロール８０は、一端がカップリング１００によってロール駆動モータ７０のモータ軸１０１に連結されており、このロール駆動モータ７０によってテーブルロール８０は正／逆方向に回転される。また、速度制御を行うためにロール回転速度検出器６０がロール駆動モータ７０のモータ軸１０１とカップリング１０３によって連結されている。
【００１８】
このロール駆動モータ７０は、図１に例示される制御系のモータ制御装置５０にて制御される。モータ制御装置５０は、ロール回転速度検出器６０から入力される回転速度実績値を保持する回転速度実績値保持部５２と、上位計算機１２０から入力される回転速度の指令目標値を保持する回転速度指令値保持部５１と、回転速度指令値保持部５１と回転速度実績値保持部５２の差分の大小に応じた電流目標値を電流目標値設定部５４に出力する比較部５３と、電流目標値設定部５４の設定値に応じた駆動電流をロール駆動モータ７０に供給するモータ電源４０と、を備えている。
【００１９】
そして、テーブルロール８０に連結されたロール駆動モータ７０はモータ電源４０から電力を供給されてモータ制御装置５０の制御の下に回転するとともに、モータ制御装置５０はロール回転速度検出器６０からの回転速度実績値と回転速度指令目標値が一致するように比較部５３にて両者の値を比較し、目標となる電流値を算出して電流目標値設定部５４に設定し、その設定値に応じた電流値をモータ電源４０からロール駆動モータ７０に供給することで、ロール駆動モータ７０の回転速度を閉ループ制御する。
【００２０】
本実施の形態の場合、モータ制御装置５０には、オンライン状態監視装置２０が接続され、さらにこのオンライン状態監視装置２０には、異常判定タイミング装置１０および異常警報装置３０が接続されている。
【００２１】
オンライン状態監視装置２０は、モータ電源４０からロール駆動モータ７０に与えられるモータ駆動電流の電流実績値Ｉをモニタする電流実績値検出部２２と、この電流実績値検出部２２から前記電流実績値Ｉが入力される異常診断装置２１を備えている。
【００２２】
電流実績値検出部２２は、前記電流実績値Ｉの微分値絶対値Ｉｄを算出する微分値絶対値演算部２１ｂと、微分値絶対値演算部２１ｂの演算結果を積算する積算部２１ｃと、積算部２１ｃにおける積算値Ｉｓと閾値設定部２１ｅに設定された閾値Ｉｔｈとの大小関係を判定する判定部２１ｄと、異常判定タイミング装置１０からの情報に基づいて、異常判定タイミング装置１０からの情報に基づいて、これら積算部２１ｃ〜判定部２１ｄの動作のタイミングを制御する判定タイミング制御部２１ａとを備えている。
【００２３】
異常判定タイミング装置１０は上位計算機１２０からのテーブルロール８０の回転速度の時間経過を示すロール回転速度パターン（速度プロファイルＶ）の指令目標値を入力して、その回転速度目標値をもとにしてロール回転速度検出器６０が異常か否かを判定する判定動作の開始タイミングｔ０と判定期間ｔ２をオンライン状態監視装置２０に通知する。このオンライン状態監視装置２０は入力された異常判定動作の開始タイミングｔ０と判定期間ｔ２において、モータ電源４０からの電流実績値Ｉを電流実績値検出部２２から入力して、ロール駆動モータ７０の負荷電流の状態によってロール回転速度検出器６０の異常の有無を判断する。異常警報装置３０はオンライン状態監視装置２０の判定部２１ｄから、ロール回転速度検出器６０の異常を示す信号を受けたときに所定の警報を発する動作を行う。
【００２４】
上述のオンライン状態監視装置２０や異常判定タイミング装置１０は、ハードウェアで実現することに限らず、ファームウェアや、コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現することもできる。また、図１では説明の便宜上、異常判定タイミング装置１０、オンライン状態監視装置２０、異常警報装置３０を別個に図示しているがこれらはハードウェア的、あるいはソフトウェア的に一体に構成されていてもよい。さらに、異常判定タイミング装置１０〜異常警報装置３０は、モータ制御装置５０のハードウェアやソフトウェアと一体に設けられていてもよい。
【００２５】
図４は、上述の異常判定タイミング装置１０およびオンライン状態監視装置２０内の異常診断装置２１の判定処理の一例を示すフローチャートである。図５の（Ａ）は、圧延機１０４の前後の圧延機前面テーブルロール８０ａおよび圧延機後面テーブルロール８０ｂの運転パターン、すなわちロール回転速度パターン（速度プロファイルＶ）の一例を示している。圧延機１０４の前に搬送された鋼板９０は圧延機１０４のワークロール１０４ａと同速まで加速（速度パターン１）され、一定速度（速度パターン２）で圧延した後に減速（速度パターン３）を開始し、次パス圧延のために逆転を開始するといった一連の動きを繰り返す。
【００２６】
このようなテーブルロール８０の駆動制御過程において、図４に例示されるように、異常診断装置２１は、異常判定タイミング装置１０から得られる速度プロファイルＶの情報に基づいて、回転速度が一定（速度パターン２）となったかを判断し（ステップ２０１）、回転速度が一定になったら、当該回転速度が安定するまで、待ち時間ｔ１（たとえば１秒間）だけ待ち（ステップ２０２）、図５（Ａ）中の開始タイミングｔ０に相当する時刻から判定期間ｔ２の間だけロール駆動モータ７０の負荷電流の電流実績値Ｉを電流実績値検出部２２を介して異常診断装置２１に取り込む（ステップ２０３）。この判定期間ｔ２の長さは、モータ駆動電流の変動を把握するのに十分な時間とし、微分値絶対値演算部２１ｂのサンプリング周期、積算部２１ｃのデータ蓄積容量や、判定部２１ｄの判断結果出力までの出力所要時間等から決定される。図４の例では、判定期間ｔ２は、たとえば２秒間としている。こうして、積算部２１ｃに蓄積したモータ駆動電流の電流実績値Ｉのデータを元にして、ロール回転速度検出器６０の正常／異常を判断する。
【００２７】
図５の（Ｂ）は、上記した圧延機１０４の前後のテーブルロール８０の速度パターン１〜３に応じたロール回転速度検出器６０が正常、異常時それぞれのロール駆動モータ７０のモータ駆動電流のパターンを示している。ロール回転速度検出器６０が正常な場合においてはテーブルロール８０が一定速で回転しているときにはモータ駆動電流は低く安定している。一方、テーブルロール８０を加速する時にはロール駆動モータ７０のモータ駆動電流は高くなる。
【００２８】
また、テーブルロール８０を減速するときはロール駆動モータ７０を止める方向に電流が流れる。この時は、ロール駆動モータ７０は発電機として作用し、負のモータ駆動電流が流れる。
ロール回転速度検出器６０が異常な場合においては、一定速度での回転時における正常時のモータ駆動電流パターンに高周波が加算されたハンチングを起こした状態となる。
【００２９】
本実施の形態では、ロール回転速度検出器６０に異常があった時には、モータ駆動電流が正常時と比較して高い周波数でハンチングすることを利用している。厚板圧延において、圧延機前後面のテーブルロール８０はオシレーション、加速、減速が繰り返されている状態であり、ロール駆動モータ７０の負荷電流微分値に対するロール加減速率の影響が最も小さくなるのが図５の（Ａ）に示した圧延時の速度パターン２の時である。従って速度パターン２の時に速度基準が安定したタイミングで異常判定タイミング装置１０からオンライン状態監視装置２０に開始タイミングｔ０の通知を行うことにより、オンライン状態監視装置２０は所定の時間（判定期間ｔ２）だけロール駆動モータ７０の負荷電流の微分値絶対値Ｉｄを微分値絶対値演算部２１ｂで演算して積算部２１ｃに積算し、この積算値Ｉｓを閾値設定部２１ｅに設定されている所定の閾値Ｉｔｈと比較することにより安定したオンライン状態での異常判定が可能となる。
【００３０】
図５の（Ｃ）は、異常判定タイミング装置１０からの通知後（開始タイミングｔ０）から所定の時間の上記したモータ駆動電流の電流実績値Ｉの微分値絶対値Ｉｄである。厳密には、異常時波形は上下にハンチングした、振幅変化が大きい波形となるが、図５（Ｃ）はデジタルストレージした時の波形のため、ハンチングした波形となっていない。
【００３１】
図５の（Ｄ）は、異常判定タイミング装置１０からの通知後（開始タイミングｔ０）から所定の期間（判定期間ｔ２）における前記した微分値絶対値Ｉｄの積算値Ｉｓの変化を示し、積算値Ｉｓは判定期間ｔ２内で漸増する。そして、この積算値Ｉｓを判定部２１ｄにて、既定の閾値Ｉｔｈ以上であるかどうかを判断する（ステップ２０４）。そして、微分値絶対値Ｉｄの積算値Ｉｓが閾値Ｉｔｈを超えていた場合は、ロール回転速度検出器６０の異常と判定する。
【００３２】
オンライン状態監視装置２０が異常と判定した場合には、異常警報装置３０に異常が通知され異常を発報する（ステップ２０５）。異常警報装置３０では、異常の事実は、一例としてランプの点滅あるいは、警報音、もしくは、その両方で運転室のオペレータに知らされ、当該オペレータは直ちに当該ロール回転速度検出器６０の点検等の予防保守を行うことができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、テーブルロール８０が一定速度になった時のロール駆動モータ７０の電流検出信号である電流実績値Ｉの微分値絶対値Ｉｄの積算値Ｉｓの大小に基づいて、ロール回転速度検出器６０が異常な場合に発生するロール駆動モータ７０のモータ駆動電流のハンチングを検出することで、ロール回転速度検出器６０の状態判定を行うので、致命的な故障に至る前に、ロール回転速度検出器６０の異常を検出して保守点検を行うことが可能となり、ロール回転速度検出器６０の突発的な故障等に起因して圧延設備が長時間にわたって休止する等の不具合がなくなり、圧延設備の稼働率が向上する。
【００３４】
また、ロール回転速度検出器６０を監視する、オンライン状態監視装置２０や、異常判定タイミング装置１０等は、ハードウェア、ファームウェア、あるいはソフトウェアにて簡便に実現でき、高価な設備等を必要とせずに、簡便かつ安価に、ロール回転速度検出器６０の稼働中（オンライン）での異常監視を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、回転速度検出器に限らず、駆動モータの閉ループ制御においてモータの回転速度を検出するために備えられる一般の回転速度検出器の稼働中の状態監視に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態であるロール回転速度検出器のオンライン状態監視方法を実施するオンライン状態監視装置を含む制御系の構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明のロール回転速度検出器のオンライン状態監視技術が適用される厚板圧延ラインの圧延工程の設備概要を示す概念図。
【図３】本発明の一実施の形態である厚板圧延ラインにおけるテーブルロール部分の構成の一例を示す略側面図。
【図４】本発明の一実施の形態であるロール回転速度検出器のオンライン状態監視方法を実施するオンライン状態監視装置の作用の一例を示すフローチャート。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施の形態であるロール回転速度検出器のオンライン状態監視方法を実施するオンライン状態監視装置の作用の一例を示す線図。
【符号の説明】
【００３７】
１０…異常判定タイミング装置
２０…オンライン状態監視装置
２１…異常診断装置
２１ａ…判定タイミング制御部
２１ｂ…微分値絶対値演算部
２１ｃ…積算部
２１ｄ…判定部
２１ｅ…閾値設定部
２２…電流実績値検出部
３０…異常警報装置
４０…モータ電源
５０…モータ制御装置
５１…回転速度指令値保持部
５２…回転速度実績値保持部
５３…比較部
５４…電流目標値設定部
６０…ロール回転速度検出器
７０…ロール駆動モータ
８０…テーブルロール（回転体）
８０ａ…圧延機前面テーブルロール
８０ｂ…圧延機後面テーブルロール
９０…鋼板
１００…カップリング
１０１…モータ軸
１０２…軸受
１０３…カップリング
１０４…圧延機
１０４ａ…ワークロール
１２０…上位計算機
Ｉ…電流実績値
Ｉｄ…微分値絶対値
Ｉｓ…積算値
Ｉｔｈ…閾値
Ｖ…速度プロファイル
ｔ０…開始タイミング
ｔ１…待ち時間
ｔ２…判定期間
【図１】
2005098828.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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