(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップとの間にスリップの発生しない基準ブライドルロールと、上記ストリップに張力を与える制御対象ブライドルロールとを有するブライドルロール制御装置であって、上記基準ブライドルロールの速度基準信号と制御対象ブライドルロールの速度信号とを比較する速度差演算手段と、この速度差演算手段の出力により制御対象ブライドルロールとストリップとの間のスリップ発生を検出するスリップ判定手段と、上記制御対象ブライドルロールの対をなす各素子ロールをそれぞれ駆動するモータを有し、上記スリップ判定手段がスリップ発生を検出したとき、上記制御対象ブライドルロールの駆動を、トルク制御から速度制御に切り替えると共に、上記各素子ロールが上記ストリップに対して取り得る最大張力の比率で総張力を分担するように上記各モータを制御する負荷バランス制御手段とを備え、上記負荷バランス制御手段は、上記各素子ロールを同一の基準速度で個別に制御すると共に、上記ストリップの入側張力と出側張力とから上記各素子ロールの最大張力と各素子ロールが分担する張力を所定の算式にもとづいて算出し、この算出結果に各素子ロールの負荷分担率が同じになるように算出した修正を加えて上記各素子ロールを駆動するモータをフィードバック制御するようにしたことを特徴とするブライドルロール制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブライドルロール制御装置において、速度制御への切り替え前の制御対象ブライドルロールの現在速度から切り替え後の設定基準速度への移行を緩やかに行うバンプレス切り替え手段を備えたことを特徴とするブライドロール制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば製鉄プロセスラインにおけるブライドルロールの制御装置に関するもので、材料となる金属ストリップをブライドルロールで搬送する際に発生しうるスリップの検出とその抑制に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブライドルロール（ｂｒｉｄｌｅ  ｒｏｌｌ：材料に張力を与えるために圧延機などの前後に用いられるローラ）では、ストリップに張力を付加する場合、各ロールはトルク制御され、ストリップとロールの間に十分な拘束力がある条件のもとで、スリップを発生させず基準速度を保つ運転方法が採られていた。
【０００３】
例えば従来のブライドル装置を示す図８において、２１は矢印方向に搬送されるストリップ、２２、２３はそれぞれ第１及び第２のブライドルロール、２４、２５はブライドルロール２２、２３をそれぞれ駆動するモータ、２６はモータ２４を制御する速度制御装置、２７はモータ２５を制御するトルク制御装置である。
【０００４】
第１のブライドルロール２２は基準ブライドルロールで、制御装置２６で速度制御され、ストリップ２１との十分な拘束力がありスリップは発生しないものとする。第２のブライドルロール２３は、制御の対象となるブライドルロールであるが、これは基準ブライドルロール２２との間のストリップ２１に張力を付加する目的のロールであり、この第２のロール２３は付加する張力に見合って、ロールに制御装置２７から一定のトルクが与えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブライドルロール駆動装置では、第２のロール２３において、拘束力が何らかの要因で下がり、ひとたびスリップが発生すると、トルク制御されたロールは基準速度から逸脱して、速度制御不能の状態に陥ることがあった。その結果、ストリップの表面に傷が入り、製品品質に重大な影響を与えていた。
【０００６】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、スリップの発生を抑え、スリップの発生を自動的に検出し、また、スリップ発生後のロールをトルク制御から速度制御へ自動的に切り替え、速度が逸脱しないように制御することができるブライドルロール制御装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るブライドルロール制御装置は、ストリップとの間にスリップの発生しない基準ブライドルロールと、上記ストリップに張力を与える制御対象ブライドルロールとを有するブライドルロール制御装置であって、上記基準ブライドルロールの速度基準信号と制御対象ブライドルロールの速度信号とを比較する速度差演算手段と、この速度差演算手段の出力により制御対象ブライドルロールとストリップとの間のスリップ発生を検出するスリップ判定手段と、上記制御対象ブライドルロールの対をなす各素子ロールをそれぞれ駆動するモータを有し、上記スリップ判定手段がスリップ発生を検出したとき、上記制御対象ブライドルロールの駆動を、トルク制御から速度制御に切り替えると共に、上記各素子ロールが上記ストリップに対して取り得る最大張力の比率で総張力を分担するように上記各モータを制御する負荷バランス制御手段とを備え、上記負荷バランス制御手段は、上記各素子ロールを同一の基準速度で個別に制御すると共に、上記ストリップの入側張力と出側張力とから上記各素子ロールの最大張力と各素子ロールが分担する張力を所定の算式にもとづいて算出し、この算出結果に各素子ロールの負荷分担率が同じになるように算出した修正を加えて上記各素子ロールを駆動するモータをフィードバック制御するようにしたものである。
【０００８】
また、上記記載のブライドルロール制御装置において、速度制御への切り替え前の制御対象ブライドルロールの現在速度から切り替え後の設定基準速度への移行を緩やかに行うバンプレス切り替え手段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態1．
以下に本発明の実施の形態１を図について説明する。図１において、１は矢印方向に搬送されるストリップ、２は基準ブライドルロール、４はロール２を駆動するモータ、６はこのモータ４を速度制御する手段である制御装置である。３は制御対象ブライドルロール、５はこのロール３を駆動するモータ、７はこのモータ５をトルク制御と速度制御に切り替えて駆動する手段であるトルク／速度制御切り替え装置である。８は基準ブライドルロール２の速度検出器、９は制御対象ブライドルロール３の速度検出器、１０は上記両速度検出器８、９の出力を比較し速度差を取り出す手段である速度差演算器、１１はスリップを判定する手段であるスリップ判定器である。
【００１３】
次に動作を説明する。基準ブライドルロール２はストリップ１との間でスリップは発生しないものとする。運転時、この基準ブライドルロール２の速度検出器８の出力と、制御対象ブライドルロール３の速度検出器９の出力はその速度差を演算する速度差演算器１０に入力される。スリップ判定器１１は速度差演算器１０から一定の以上の偏差出力を得たとき、スリップが発生したと自動的に判別する。
【００１４】
このスリップ判定器１１の出力は、制御対象ブライドルロール３の制御装置７へ入力される。制御装置７はトルク／速度制御切り替え装置７ａを内蔵しており、通常はモータ５をトルク制御しているが、スリップ判定器１１からスリップ発生の信号を受けると、モータ５の駆動をトルク制御から速度制御に切り替える。これによって、ロール３の速度は、設定された基準速度になるように制御され、スリップによる速度逸脱を防止する。
【００１５】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図２は実施の形態２の構成を示すもので、１乃至１１は図１と同一要素に同一符号を付している。１２はロール３の速度検出器９の出力と、モータ５の電流検出器１３の出力を得て、制御装置７の制御モードすなわちトルク／速度制御の切り替えをスムーズに行うようにモータ５を制御するバンプレス切り替え装置である。
【００１６】
図２において、制御装置７を、例えばトルク制御から速度制御に切り替える際に、現在の実速度と、速度制御に切り替え後の速度基準に偏差がある場合、速度基準をステップ状に与えると速度変調が発生する。そこでバンブレス切り替え装置１２に現在速度を速度検出器９から読み込み、実速度から設定速度基準まで傾斜を持って切り替えるようにする。これにより速度変調なしに速度制御に切り替えが可能になる。
【００１７】
また、速度制御からトルク制御に切り替える場合も同様で、バンプレス切り替え装置１２に電流検出器１３で計測されたトルク分電流を取り込み、現在の実トルクから設定トルク基準値まで傾斜を持って切り替えることによりバンプレスにトルク制御に切り替えが可能になる。
【００１８】
トルク制御と速度制御との切り替え時のタイミングチャートを図３に示す。ｔはスリップ発生検出時点であり、図３でｔより左側はトルク制御ＴＣ、右側は速度制御ＳＣである。ｔ以前ではトルクは基準トルクＴ２を維持し、実速度はＶ１である。ｔ以後は実速度Ｖ１を基準速度Ｖ２に切り替えて暴走を防ぐが、図中丸で囲んだ部分に示すように、切り替わり前後の速度を、実速度Ｖ１から傾斜を持ってＶ２に切り替える。これはバンプレス切り替え装置１２が行う。なお、Ｔ１は実トルクである。
【００１９】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図４において、１乃至１１は図１と同一の要素である。Ｒ１、Ｒ２は制御対象ブライドルロール３の対をなす各素子ロール、５ａは素子ロールＲ１を駆動するモータ、５ｂは素子ロールＲ２を駆動するモータ、１４は制御対象ブライドルロール３を速度制御に切り替えた際に、各ロールの負荷が偏らないように上記モータ５ａ、５ｂを制御する負荷バランス制御装置である。この負荷バランス制御装置１４は、制御対象ブライドルロール３を速度制御する場合、スリップを発生し難くするためのものである。
【００２０】
図５は負荷バランス制御装置１４を示すもので、図５に示すように、ブライドルロール３の複数の素子ロールＲ１、Ｒ２を速度制御する場合、同一の速度基準Ｖ２で個別に速度制御するが、素子ロールＲ１、Ｒ２のロール径、機械の負荷等の微妙な違いでロール駆動モータ５ａ、５ｂの負荷電流（負荷トルク）にばらつきが生じる。その結果、特定のロールに負荷が集中し、そのロールが取り得る最大張力を超えるとスリップを発生する。そこで各素子ロールＲ１、Ｒ２の負荷がロールが取り得る最大張力の比率でバランスするように負荷バランス制御を行う。
【００２１】
図５の負荷バランス制御装置は最適トルク設定部１５とフィードバック部１６とを有している。最適トルク設定部１５は、図示しない張力計から得られたストリップ１の入側張力Ｔｅと出側張力Ｔｄから、それぞれのロールの最大張力を計算し、それに従ってそれぞれのロールが分担する張力を以下の数式１、２で示す計算式（１）（２）で計算する。
【００２２】
【数１】
0003903376.tif 000002
【００２３】
【数２】
0003903376.tif 000003
【００２４】
ただし、上記式において、
Ｔｅ：ロール入側張力
Ｔｄ：ロール出側張力
Ｌ１：ロールＲ１の最大張力
Ｌ２：ロールＲ２の最大張力
μ：ロールの摩擦係数
θ１：ロールＲ１の巻き付け角度
θ２：ロールＲ２の巻き付け角度
θ：ロールのトータル巻き付け角度（θ１＋θ２）
ΣＬｎ：ブライドルトータルで取り得る最大張力
【００２５】
そして、基準速度Ｖ２による制御に、負荷分担率が同じになるように最適トルク設定部１５で計算した修正を加えて各モータ５ａ、５ｂを制御し、さらに、上記計算結果の負荷分担率を保つようにフィードバック部１６でフィードバック制御する。
【００２６】
実施の形態４．
上記実施の形態２、３はいずれも制御対象ブライドルロールをトルク制御から速度制御に切り替えたときのスリップ防止に関するものであるが、制御対象ブライドルロールをトルク制御している状態で、スリップ防止を図るようにしたのが本実施の形態４である。
【００２７】
図６は実施の形態４の構成を示すもので、１７は最適トルク設定装置であり、その他の構成は負荷制御バランス装置１４を除いて図４と同じである。なお、上記最適トルク設定装置１７は図５における最適トルク設定部１５と同じものである。
【００２８】
通常ブライドルは複数のロールで構成されるが、各ロールが取り得る最大張力はロールとストリップの巻き付け角度及びロールの摩擦係数で決まり、各ロールが実際に取る張力は、総張力を取り得る最大張力の比率で分担してやれば、特定のロールだけが取り得る最大張力を超えてスリップを発生する可能性が少なくなる。
【００２９】
本実施の形態４では、図７に示すような張力基準でロールＲ１、Ｒ２に最適トルク設定装置１７によりトルクを与える。最適トルク設定装置１７は、図示しない張力計から得られたストリップ１の入側張力Ｔｅと出側張力Ｔｄから、それぞれのロールの最大張力を上記実施の形態３と同様に数式１、数式２で示す計算式（１）（２）で計算し、それに従ってそれぞれのロールが分担するようにモータ５ａ、５ｂを制御する。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、ブライドルロールのスリップを自動的に検出することができる。
【００３１】
また、スリップ発生時のブライドルの速度逸脱を自動的に防止するように構成したので、製品であるストリップへの傷の防止を図り、製品品質を向上させることができる。
【００３２】
また、トルク制御から速度制御への切り替えの際、速度の変調を防止し、スムーズな切り替えを実現できる。
【００３３】
また、制御対象ブライドルロールの速度制御への切り替えと、素子ロールの負荷バランスをとることにより、速度の逸脱とスリップを一層効果的に抑えることができる。
【００３４】
また、素子ロールに最適トルクを与えることにより、スリップを最大限防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るブライドルロール制御装置を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態２に係るブライドルロール制御装置を示すブロック図である。
【図３】  実施の形態２の動作を説明する図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に係るブライドルロール制御装置を示すブロック図である。
【図５】  実施の形態３の動作を説明する図である。
【図６】  この発明の実施の形態４に係るブライドルロール制御装置を示すブロック図である。
【図７】  実施の形態４の動作を説明する図である。
【図８】  従来のブライドルロール制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ストリップ、                  ２  ブライドルロール、
２  基準ブライドルロール、        ３  制御対象ブライドルロール、
４  モータ、                      ５  モータ、
５ａ  モータ、                    ５ｂ  モータ、
６  制御装置、                    ７  制御装置、
８  速度検出器、                  ９  速度検出器、
１０  速度差演算器、              １１  スリップ判定器、
１２  バンプレス切り替え装置、    １３  電流検出器、
１４  負荷バランス制御装置、      １５  最適トルク設定部、
１６  フィードバック部、          １７  最適トルク設定装置、
Ｒ１  素子ロール、                Ｒ２  素子ロール。
【図１】
0003903376.tif 000004
【図２】
0003903376.tif 000005
【図３】
0003903376.tif 000006
【図４】
0003903376.tif 000007
【図５】
0003903376.tif 000008
【図６】
0003903376.tif 000009
【図７】
0003903376.tif 000010
【図８】
0003903376.tif 000011