(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状材をロールに巻き掛けて、張力を与えた状態で通板、貯留を行なう複数のキャリッジを有するルーパ装置で、各キャリッジ駆動モータにかかるトルクを目標値となるように制御すると同時に、各キャリッジの高さを同一に制御するルーパ制御方法において、
帯状材の送り速度を加減速する時に、帯状材の寸法と密度及び各ロールの慣性モーメントから各キャリッジで発生する張力変化量を演算し、この張力変化量に基づいて各キャリッジの張力設定値を補正することを特徴とする帯状材のルーパ内での張力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状材のルーパ内での張力制御方法に係り、特に、鋼帯や紙等の帯状材を製造又は処理する設備で、帯状材を連続的に通板させるべく、帯状材を貯蔵するルーパ内で、帯状材に働く張力を制御する際に用いるのに好適な、帯状材のルーパ内での張力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に、機械的に分割された複数（図では２つ）のキャリッジ１４ａ、１４ｂを有し、各キャリッジの昇降で、帯状材としてのストリップ１０を貯え、送出する多連式（図では２連式）ルーパの模式的な構成図を示す。このルーパでは、位置が固定されたヘルパーロール（固定ロール）１２と、各キャリッジ１４ａ、１４ｂに設けられ、各キャリッジ１４と共に昇降するヘルパーロール（可動ロール）１６との間にストリップ１０が巻き掛けられており、キャリッジ１４ａ、１ｂ４を、それぞれキャリッジモータ２０ａ、２０ｂで上昇、下降させて、このロール１２及び１６間のストリップ１０で形成するストランド１８の長さを変化させることにより、ストリップ１０の貯蔵量を制御している。
【０００３】
このようなルーパにおいて、ルーパ内を通板されるストリップ１０にかかる張力を一定に保つために、各キャリッジモータ２０ａ、２０ｂが発生するトルクを目標値となるように制御する方法が、一般的に行なわれている。
【０００４】
又、ルーパの有効ストロークを最大限に活用するためには、各キャリッジの高さを常に同一に保つことが重要であるため、各キャリッジ１４ａ、１４ｂの高さをそれぞれ検出するキャリッジ高さ検出器２４ａ、２４ｂを設置し、高さに差が生じた場合には、差を無くす方向にキャリッジモータ２０ａ、２０ｂの速度指令や、ルーパ内に駆動ロールを持つ場合には、各駆動ロール１２ｄを駆動するヘルパーロールモータ２６への速度指令に補正を与えることにより、高さを同一に保つ制御が行なわれてきた。図において、１２ｉは、例えば１本おきに設けられた非駆動ロールである。
【０００５】
このような入側及び出側の２つのキャリッジ１４ａ、１４ｂを有するルーパで用いられている張力制御装置の構成例を図２に示す。図２において、３０は、入側速度及び出側速度に応じて、第１及び第２キャリッジモータ２０ａ、２０ｂにそれぞれ速度指令を与えるための速度指令器、３２は、前記キャリッジ高さ検出器２４ａ、２４ｂによってそれぞれ検出される第１及び第２のキャリッジ高さに応じて、高さ制御用の目標値を与えるための高さ制御器、３４ａ、３４ｂは、それぞれ、前記速度指令器３０の出力と高さ制御器３２の出力を加算する加算器、３６ａ、３６ｂは、張力設定値と第１、第２キャリッジの張力フィードバック（ＦＢ）値（検出値）の差を求めるための加算器、３８ａ、３８ｂは、それぞれ、該加算器３６ａ、３６ｂの出力に応じて、キャリッジモータ２０ａ、２０ｂに張力設定値に応じた目標速度を与えるための張力制御器（ＡＴＲ）、４２ａ、４２ｂは、それぞれ、前記キャリッジモータ２０ａ、２０ｂの回転速度を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＬＧ）、４４ａ、４４ｂは、それぞれ、前記加算器４０ａ、４０ｂと該ＰＬＧ４２ａ、４２ｂの差を求めるための加算器、４６ａ、４６ｂは、該加算器４４ａ、４４ｂの出力により、キャリッジモータ２０ａ、２０ｂの回転速度を制御するための速度制御器（ＡＳＲ）、４８は、張力設定値に応じて、張力電流を演算する張力電流演算器、５０ａ、５０ｂは、該張力電流演算器４８の出力に、慣性補償やメカロス補償等の必要な補償を加えるための加算器、５２ａ、５２ｂは、それぞれ、前記ＡＳＲ４６ａ、４６ｂの出力に、該加算器５０ａ、５０ｂの出力を加えるための加算器、５４ａ、５４ｂは、該加算器５４ａ、５４ｂの出力により、第１及び第２キャリッジ１４ａ、１４ｂのモータ２０ａ、２０ｂに流れる電流を制御するための電流制御器（ＡＣＲ）である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラインの加減速時には、ルーパ内のヘルパーロール１２、１６を加減速するためのトルクが必要であるため、加減速時にはヘルパーロールの前後に加減速トルクによる張力差が生じる。この加減速時の張力変化は、通板されるストリップ１０を通じてキャリッジモータ２０ａ，２０ｂのトルクに現われるが、次の理由により、各キャリッジにおける張力変化量が異なる。
【０００７】
▲１▼ルーパ前後の加減速レートの違い
▲２▼キャリッジの駆動ロール本数の違い
▲３▼非駆動ロール加減速トルク補償の有無等、駆動ロールの加減速トルク補償方法の違い
【０００８】
従って、各キャリッジモータ２０ａ，２０ｂの発生トルクを一定に保とうとする場合、加減速時の張力変化量の大きさにより、徐々に高さに差が付くことになる。従って、キャリッジの高さ同調制御を行なっている場合には、トルク一定制御と互いに干渉し合うことになり、高さ制御の制御性が低下してしまう。
【０００９】
このような問題点を解決するべく、出願人は既に特開平３−２６８６８１７で、ストリップの張力、及び、各キャリッジの位置を検出し、検出張力及び位置から、ファジー推論的手法を用いて、ストリップ張力及びキャリッジ位置の各制御が互いに干渉しないように、キャリッジモータ又はロールモータのうちの少なくともいずれかを最適に制御することを提案しているが、ファジー推論を行なうためのルールを作成するのが大変であり、必ずしも十分な効果を上げてはいなかった。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、加減速時にもキャリッジ間に高さ変化が生じないようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、帯状材をロールに巻き掛けて、張力を与えた状態で通板、貯留を行なう複数のキャリッジを有するルーパ装置で、各キャリッジ駆動モータにかかるトルクを目標値となるように制御すると同時に、各キャリッジの高さを同一に制御するルーパ制御方法において、帯状材の送り速度を加減速する時に、帯状材の寸法と密度及び各ロールの慣性モーメントから各キャリッジで発生する張力変化量を演算し、この張力変化量に基づいて各キャリッジの張力設定値を補正するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明では、前記問題点を解決するために、加減速時に各キャリッジで発生する張力変化量を、ライン速度、板サイズ等から、例えば、次のような演算により求める。
【００１３】
まず、加減速時に個々のロール前後で発生する張力段差を求める。駆動ロール１２ｄについては、図２に一点鎖線Ａで囲った部分のロールモータ２６の軸換算の慣性モーメントを求める。
【００１４】
いま、
ＧＤｍ：モータの慣性モーメント［ｋｇ・ｍ2］
ＧＤａ：ロールを含む機械系の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ2］
ＧＤｓ：ストリップの慣性モーメント［ｋｇ・ｍ2］
ｒ：減速機２８の減速比
Ｄ：駆動ロール１２ｄの直径［ｍ］
Ａ：ストリップの断面積［ｍｍ2］
Ｌ：ストリップの長さ［ｍ］
ρ：ストリップの密度［ｋｇ／ｍ3］
とすると、モータ軸換算慣性モーメントの合計ＧＤｔは、次式で表わされる。
【００１５】
0003870587.tif 000002
【００１６】
次に、
αe：ルーパ入側加減速レート［ｍｐｍ／ｓｅｃ］
αd：ルーパ出側加減速レート［ｍｐｍ／ｓｅｃ］
ｎ：ストランド数
とすると、第ｉ番目のロールの加減速レートαi［ｍｐｍ／ｓｅｃ］は、次式で表わされる。
【００１７】
αi＝αe＋（αd−αe）×ｉ／ｎ                          …（２）
【００１８】
従って、ロールモータ２６の回転数をＮとすると、（１）式の合計慣性モーメントＧＤｔ分を、（２）式で表わされる加減速レートαiで加速するに必要なトルクτi［ｋｇｆ・ｍ］は、次式で表わされる。
【００１９】
0003870587.tif 000003
【００２０】
従って、ライン加減速時には、加減速に必要なトルクτiとモータの加減速補償分τmiとの差分から、ロール前後での張力変動を求めることができ、その大きさΔＴｉ［ｋｇｆ］は、次式で表わされる。
【００２１】
ΔＴｉ＝（τi−τmi）／（Ｄ／２）                          …（４）
【００２２】
一方、非駆動ロール１２ｉについては、（１）〜（４）式において、
ＧＤｍ＝０，ｒ＝１，τmi＝０
とすればよい。
【００２３】
次に、各キャリッジで加減速時に発生する張力変化量を計算する。各ストランドでの張力変化量Ｔｉ［ｋｇｆ］は、次式で求められる。
【００２４】
【数１】
0003870587.tif 000004
【００２５】
但し、ｋは、該当キャリッジの全てのロール番号である。
【００２６】
各キャリッジの張力変化量は、該当キャリッジの各ストランドの張力変化量の平均値で求められるから、その値をＴci［ｋｇｆ］とすると、各キャリッジのストランド数をｓとして、次式で表わされる。
【００２７】
【数２】
0003870587.tif 000005
【００２８】
このようにした求めた各キャリッジの張力変化量Ｔciを、各キャリッジの張力設定に加えて補正することにより、加減速時の張力変化量の大きさが異なった場合にも、キャリッジ高さを同一に保つことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
本実施形態は、本発明を、鋼板製造設備に設けられた、図４に示す如く、駆動ロール１２ｄと非駆動ロール１２ｉが交互に配置された入側及び出側のキャリッジ１４ａ及び１４ｂを有する二連式のルーパに適用したもので、図５に示す如く、図２に示した従来のルーパ張力制御装置に対して、更に、本発明により張力変化量を演算する回路６０ａ、６０ｂと、該張力変化量演算回路６０ａ、６０ｂで演算された張力変化量を、張力設定値に加えて、それぞれのＡＴＲ３８ａ，３８ｂに与えるための加算器６２ａ、６２ｂとを備えたものである。
【００３１】
他の点に関しては、前記従来例と同様であるので説明は省略する。
【００３２】
【実施例】
次の条件で本発明により張力変化量を演算した結果を示す。
【００３３】
ルーパ入側加減速レートαe：３０ｍｐｍ／ｓｅｃ
ルーパ出側加減速レートαd：５０ｍｐｍ／ｓｅｃ
ストリップ断面積Ａ：０．３２ｍｍ×１，０００ｍｍ
ストランド長：１２，０００ｍｍ
ストランド数ｎ：３８×２ストランド
ロール径Ｄ：３１０ｍｍ
減速比ｒ：１．０
ロール慣性モーメントＧＤｔ：１７．０ｋｇ−ｍ2
駆動モータ慣性モーメントＧＤｍ：２．０ｋｇ−ｍ2
非駆動ロール及びストリップ補償有り
【００３４】
第１、第２キャリッジのいずれも４本置きに駆動した第１の場合の演算結果を図６に示す。又、第１キャリッジを６本置き、第２キャリッジを４本置きに駆動した第２の場合の演算結果を図７に示す。図６及び図７に示されたような張力変化に合わせて張力目標値を補正したところ、良好な結果を得ることができた。
【００３５】
なお、前記説明においては、本発明が、キャリッジを２つ有する二連式ルーパに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、３以上のキャリッジを有する多連式ルーパや、異なる駆動方法を採るキャリッジにも同様に適用できることは明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ロールと処理材料の慣性モーメント等を基に、ラインの加減速時におけるルーパ内の各ロールで発生する張力変動を計算し、これを用いて計算されたキャリッジの張力変動分だけ、キャリッジの張力設定を補正するようにしたので、加減速時にもキャリッジ間の高さ偏差が発生するのを防ぐことができるようになり、同時に高さ制御との干渉も無くすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数のキャリッジを有する貯留型ルーパ設備の構成を示す図
【図２】従来のルーパ張力制御装置の一例の構成を示すブロック線図
【図３】本発明における慣性モーメントの計算範囲を示す図
【図４】本発明の実施形態が対象としたルーパ設備の全体構成を示す図
【図５】本発明に係るルーパ張力制御装置の実施形態の構成を示すブロック線図
【図６】本発明の実施例における張力変化量の演算結果を示す表
【図７】本発明の他の実施例における張力変化量の演算結果を示す表
【符号の説明】
１０…ストリップ
１２、１６…ヘルパーロール
１２ｄ…駆動ロール
１２ｉ…非駆動ロール
１４ａ、１４ｂ…キャリッジ
１８…ストランド
２０ａ、２０ｂ…キャリッジモータ
２４ａ、２４ｂ…キャリッジ高さ検出器
２６…ヘルパーロールモータ
２８…減速機
３０…速度指令器
３２…高さ制御器
３８ａ、３８ｂ…張力制御器（ＡＴＲ）
４２ａ、４２ｂ…パルスジェネレータ（ＰＬＧ）
４６ａ、４６ｂ…速度制御器（ＡＳＲ）
４８…張力電流演算器
５４ａ、５４ｂ…電流制御器（ＡＣＲ）
６０ａ、６０ｂ…張力変化量演算器
【図１】
0003870587.tif 000006
【図２】
0003870587.tif 000007
【図３】
0003870587.tif 000008
【図４】
0003870587.tif 000009
【図５】
0003870587.tif 000010
【図６】
0003870587.tif 000011
【図７】
0003870587.tif 000012