(57)【要約】      （修正有）【課題】張力の変動を抑制することができる張力制御装置および張力制御方法を提供する。【解決手段】ペイオフリール３０から払い出された圧延材７０に圧下力を加えて圧延材を圧延し、モータ１５で駆動されるテンションリール５０により所定の張力で圧延材を巻き取る圧延装置１の前記張力を制御する張力制御装置１０であって、入力装置１１と、制御部２０と、モータ制御装置１３と、を備えた張力制御装置が提供される。制御部は、記憶部２１と演算部２３と張力制御部２５とを有する。記憶部は、テンションリールの回転角度と、圧延材にかかる張力と、を記憶する。演算部は、記憶部が記憶した回転角度と、記憶部が記憶した張力と、に基づいて回転角度と張力との間の関係を表す関数を算出する。演算部は、関数と、回転角度と、に基づいて回転角度に応じた張力の変動量の補正値を予測演算する。【選択図】図１
2016078973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイオフリールから払い出された圧延材に圧下力を加えて前記圧延材を圧延し、モータで駆動されるテンションリールにより所定の張力で前記圧延材を巻き取る圧延装置の前記張力を制御する張力制御装置であって、
前記張力の設定値を含む条件を送信する入力装置と、
記憶部と演算部と張力制御部とを有し前記張力の制御値を送信する制御部と、
前記制御値に基づいて前記モータの回転速度を制御する信号を送信するモータ制御装置と、
を備え、
前記記憶部は、前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶し、
前記演算部は、前記記憶部が記憶した前記回転角度と、前記記憶部が記憶した前記張力と、に基づいて前記回転角度と前記張力との間の関係を表す関数を算出し、前記関数と、前記回転角度と、に基づいて前記回転角度に応じた前記張力の変動量の補正値を予測演算し、
前記張力制御部は、前記設定値と、前記圧延材にかかっている前記張力の現在の値と、前記補正値と、に基づいて前記制御値を前記モータ制御装置へ送信する張力制御装置。  
【請求項２】
前記記憶部は、前記テンションリールの所定の回転数の分の前記回転角度と、前記テンションリールの所定の回転数の分の前記張力と、を収集して記憶し、
前記演算部は、前記所定の回転数の分の前記張力の平均値に基づいて前記関数を算出する請求項１記載の張力制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記関数に基づいて算出した前記回転角度に応じた前記張力の値が前記設定値よりも大きい場合には前記モータの回転数を減少させる前記補正値を演算し、前記関数に基づいて算出した前記回転角度に応じた前記張力の値が前記設定値よりも小さい場合には前記モータの回転数を増加させる前記補正値を演算する請求項１または２に記載の張力制御装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記圧延材の速度が一定であるときに前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶し、前記速度が変化した後に一定になると、前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶する請求項１〜３のいずれか１つに記載の張力制御装置。
【請求項５】
回転力を発生し前記テンションリールを駆動させるモータと、
前記テンションリールの前記回転角度を検出する検出器と、
をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の張力制御装置。
【請求項６】
ペイオフリールから払い出された圧延材に圧下力を加えて前記圧延材を圧延し、モータで駆動されるテンションリールにより所定の張力で前記圧延材を巻き取る圧延装置の前記張力を制御する張力制御方法であって、
前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶し、
前記記憶した前記回転角度と、前記記憶した前記張力と、に基づいて前記回転角度と前記張力との間の関係を表す関数を算出し、前記関数と、前記回転角度と、に基づいて前記回転角度に応じた前記張力の変動量の補正値を予測演算し、
前記張力の設定値と、前記圧延材にかかっている前記張力の現在の値と、前記補正値と、に基づいて前記張力の制御値を送信し、
前記制御値に基づいて前記モータの回転速度を制御する張力制御方法。
【請求項７】
前記テンションリールの所定の回転数の分の前記回転角度と、前記テンションリールの所定の回転数の分の前記張力と、を収集し記憶し、
前記所定の回転数の分の前記張力の平均値に基づいて前記関数を算出する請求項６記載の張力制御方法。
【請求項８】
前記関数に基づいて算出した前記張力の値が前記設定値よりも大きい場合には前記モータの回転数を減少させる前記補正値を演算し、
前記関数に基づいて算出した前記張力の値が前記設定値よりも小さい場合には前記モータの回転数を増加させる前記補正値を演算する請求項６または７に記載の張力制御方法。
【請求項９】
前記圧延材の速度が一定であるときに前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶し、
前記速度が変化した後に一定になると、前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶する請求項６〜８のいずれか１つに記載の張力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、張力制御装置および張力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペイオフリールから払い出される圧延材に圧下力を加え、圧延材を圧延する圧延機がある。圧延された圧延材は、テンションリールにより所定の張力で巻き取られる。テンションリールにおける圧延材の巻き取り開始位置では、テンションリールに圧延材を取り付けることにより段差等が生ずることがある。巻き取り開始位置に段差等が生ずると、テンションリールが圧延材を巻き取るときに張力の変動が生ずる。張力の変動が生ずると、例えば圧延材の厚さが不均一になるなどの不具合が生ずることがある。このため、張力の変動を抑制する張力制御装置および張力の変動を抑制する張力制御方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−９３０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、張力の変動を抑制することができる張力制御装置および張力制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、ペイオフリールから払い出された圧延材に圧下力を加えて前記圧延材を圧延し、モータで駆動されるテンションリールにより所定の張力で前記圧延材を巻き取る圧延装置の前記張力を制御する張力制御装置であって、入力装置と、制御部と、モータ制御装置と、を備えた張力制御装置が提供される。前記入力装置は、前記張力の設定値を含む条件を送信する。前記制御部は、記憶部と演算部と張力制御部とを有し前記張力の制御値を送信する。前記モータ制御装置は、前記制御値に基づいて前記モータの回転速度を制御する信号を送信する。前記記憶部は、前記テンションリールの回転角度と、前記圧延材にかかる前記張力と、を記憶する。前記演算部は、前記記憶部が記憶した前記回転角度と、前記記憶部が記憶した前記張力と、に基づいて前記回転角度と前記張力との間の関係を表す関数を算出する。前記演算部は、前記関数と、前記回転角度と、に基づいて前記回転角度に応じた前記張力の変動量の補正値を予測演算する。前記張力制御部は、前記設定値と、前記圧延材にかかっている前記張力の現在の値と、前記補正値と、に基づいて前記制御値を前記モータ制御装置へ送信する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、張力の変動を抑制することができる張力制御装置および張力制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態にかかる張力制御装置を備えた圧延装置の要部構成を表すブロック図である。
【図２】実施形態にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。
【図３】本実施形態にかかる張力制御方法を説明するブロック図である。
【図４】回転角度と張力との間の関係を例示するグラフ図である。
【図５】本実施形態にかかる張力制御方法を説明するタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
図１は、実施形態にかかる張力制御装置を備えた圧延装置の要部構成を表すブロック図である。  
図２は、実施形態にかかる張力制御装置の要部構成を表すブロック図である。  
なお、図１および図２に表したブロック図は、実施形態にかかる張力制御装置の要部構成の一例であり、必ずしも実際のプログラムモジュールの構成とは一致しない場合がある。
【００１０】
図１および図２に表したハードウェア構成は、一例であり、実施形態に係る張力制御装置１０の一部、又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路又はＩＣ（Integrated Circuit）チップセットとして実現してもよい。各機能ブロックについては、個別にプロセッサ化してもよいし、各機能ブロックの一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法については、ＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。
【００１１】
図１に表した圧延装置１は、張力制御装置１０と、ペイオフリール３０と、圧延機４０と、テンションリール５０と、張力検出器６１と、圧延材速度検出器６３と、を備える。圧延機４０は、ワークロール４１と、バックアップロール４３と、を有し、ペイオフリール３０から払い出される圧延材７０に圧下力を加え圧延材７０を圧延する。なお、圧延機４０の構造は、これだけに限定されるわけではない。圧延機４０で圧延された圧延材７０は、テンションリール５０により所定の張力で巻き取られる。張力検出器６１は、圧延材７０にかかる張力を検出し、検出した張力を張力制御装置１０へ送信する。圧延材速度検出器６３は、圧延材７０の速度を検出し、検出した速度を張力制御装置１０へ送信する。
【００１２】
図１に表した圧延装置１は、ペイオフリール３０の側に設けられた張力制御装置１０と、テンションリール５０の側に設けられた張力制御装置１０と、を備える。ペイオフリール３０の側に設けられた張力制御装置１０は、ペイオフリール３０と圧延機４０との間の圧延材７０の張力を制御する。テンションリール５０の側に設けられた張力制御装置１０は、圧延機４０とテンションリール５０との間の圧延材７０の張力を制御する。ペイオフリール３０の側に設けられた張力制御装置１０の要部構成は、テンションリール５０の側に設けられた張力制御装置１０の要部構成と同じである。そのため、図２に表したように、実施形態では、テンションリール５０の側に設けられた張力制御装置１０を例に挙げて説明する。
【００１３】
図２に表したように、実施形態にかかる張力制御装置１０は、制御部２０と、モータ制御装置１３と、を有する。張力制御装置１０は、入力装置１１と、モータ１５と、回転角度検出器１７と、を有していてもよい。つまり、入力装置１１は、張力制御装置１０とは異なる外部の装置であってもよいし、張力制御装置１０が有する装置であってもよい。モータ１５は、張力制御装置１０とは異なる外部のモータであってもよいし、張力制御装置１０が有するモータであってもよい。回転角度検出器１７は、張力制御装置１０とは異なる外部の検出器であってもよいし、張力制御装置１０が有する検出器であってもよい。  
実施形態では、張力制御装置１０が、入力装置１１と、モータ１５と、回転角度検出器１７と、を有する場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
入力装置１１は、圧延の条件を制御部２０へ送信する。例えば、圧延材７０にかかる張力の設定値（目標値）が、入力装置１１により制御部２０へ送信される。モータ１５は、回転力を発生し、テンションリール５０を駆動させる。回転角度検出器１７は、テンションリール５０の回転角度を検出する。
【００１５】
制御部２０は、記憶部２１と、演算部２３と、張力制御部２５と、有する。記憶部２１は、回転角度検出器１７により検出されたテンションリール５０の回転角度と、張力検出器６１により検出された圧延材７０にかかる張力と、を記憶する。演算部２３は、記憶部２１に記憶された回転角度と、記憶部２１に記憶された張力と、に基づいて、テンションリール５０の回転角度と、圧延材７０にかかる張力と、の間の関係を表す関数を算出する。テンションリール５０の回転角度と、圧延材７０にかかる張力と、の間の関係を表す関数は、回転角度の関数として算出される。演算部２３は、算出した関数と、回転角度検出器１７から送信されたテンションリール５０の回転角度と、に基づいて、回転角度に応じた張力の変動量の補正値を予測演算する。張力制御部２５は、入力装置１１から送信された張力の設定値と、張力検出器６１により検出された張力の現在値と、演算部２３から送信された補正値と、に基づいて、張力の制御値をモータ制御装置１３へ送信する。モータ制御装置１３は、張力制御部２５から送信された張力の制御値に基づいて、モータ１５の回転速度を制御する制御信号をモータ１５へ送信する。
【００１６】
次に、本実施形態にかかる張力制御装置１０の動作（張力制御方法）について、図面を参照しつつ説明する。  
図３は、本実施形態にかかる張力制御方法を説明するブロック図である。  
図４は、回転角度と張力との間の関係を例示するグラフ図である。
【００１７】
入力装置１１は、圧延材７０にかかる張力の設定値を張力制御部２５へ送信する。  
張力検出器６１は、圧延材７０にかかっている張力の現在の値（現在値）を張力制御部２５へ送信する。また、張力検出器６１は、圧延機４０とテンションリール５０との間の圧延材７０の速度が一定である場合において、圧延材７０にかかっている張力の現在値を記憶部２１へ送信する。  
回転角度検出器１７は、圧延機４０とテンションリール５０との間の圧延材７０の速度が一定である場合において、検出したテンションリール５０の回転角度を記憶部２１ヘ送信する。
【００１８】
記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータ（回転角度および張力）を収集し記憶する。所定の回転数は、例えば５回転数以上、１０回転数以下程度である。記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集すると、データの収集を完了しデータを演算部２３へ送信する。
【００１９】
演算部２３は、記憶部２１から送信されたデータに基づいて、テンションリール５０の回転角度と、圧延材７０にかかる張力と、の間の関係を表す関数を算出する。テンションリール５０の回転角度と、圧延材７０にかかる張力と、の間の関係を表す関数は、回転角度の関数として算出される。例えば、演算部２３は、記憶部２１から送信されたデータの平均値に基づいて、テンションリール５０の回転角度と、圧延材７０にかかる張力と、の間の関係を回転角度の関数として算出する。記憶部２１から送信されたデータの平均値とは、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータの平均値をいう。
【００２０】
続いて、演算部２３は、算出した関数と、回転角度検出器１７から送信されたテンションリール５０の回転角度と、に基づいて、回転角度に応じた張力の変動量の補正値を予測演算する。例えば、演算部２３が図４に表したグラフ図の関数を算出した場合において、回転角度検出器１７から送信されたテンションリール５０の回転角度が「Ａ１」であるときには、演算部２３は、回転角度Ａ１における張力Ｔ１が設定値よりも大きいためモータ１５の回転数を減少させる補正値を演算する。例えば、演算部２３が図４に表したグラフ図の関数を算出した場合において、回転角度検出器１７から送信されたテンションリール５０の回転角度が「Ａ２」であるときは、演算部２３は、回転角度Ａ２における張力Ｔ２が設定値よりも小さいためモータ１５の回転数を増加させる補正値を演算する。
【００２１】
演算部２３は、関数から導き出した張力の値（例えばＴ１やＴ２など）と、張力の設定値と、の間の差に基づいてモータ１５の回転数を求めるテーブルを保持する。あるいは、演算部２３は、関数から導き出した張力の値と、張力の設定値と、の間の差に基づいてモータ１５の回転数を求める演算式を保持していてもよい。  
続いて、演算部２３は、演算した補正値を張力制御部２５へ送信する。
【００２２】
張力制御部２５は、入力装置１１から送信された張力の設定値と、張力検出器６１により検出された張力の現在値と、演算部２３から送信された補正値と、に基づいて、張力の制御値をモータ制御装置１３へ送信する。
【００２３】
実施形態によれば、演算部２３により演算された補正値が張力制御部２５に印加されることで、張力の変動を抑制することができる。また、実施形態によれば、例えば事前の試運転により張力の変動量を測定する必要がなく、コイルの径および圧延材の厚さの少なくともいずれかの変化に対応した補正を行い、張力の変動を抑制することができる。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる張力制御装置１０の動作（張力制御方法）について、図面を参照しつつさらに説明する。  
図５は、本実施形態にかかる張力制御方法を説明するタイミングチャート図である。
【００２５】
圧延材７０の速度が一定であることを圧延材速度検出器６３が検出すると、記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集し記憶する（タイミングｔ１〜ｔ２）。図３および図４に関して前述したように、所定の回転数は、例えば５回転数以上、１０回転数以下程度である。記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集すると、データの収集を完了しデータを演算部２３へ送信する。
【００２６】
続いて、演算部２３は、記憶部２１から送信されたデータの平均値に基づいて、回転角度と張力との間の関係を回転角度の関数として算出する。これにより、回転角度と張力との間の関係を表した関数が書き換えられる（タイミングｔ２〜ｔ３）。
【００２７】
続いて、圧延材７０の速度が増加し、圧延材７０の速度が一定であることを圧延材速度検出器６３が検出すると、記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集し記憶する（タイミングｔ４〜ｔ５）。タイミングｔ４〜ｔ５において記憶部２１がデータを収集し記憶する時間は、タイミングｔ１〜ｔ２において記憶部２１がデータを収集し記憶する時間よりも短い。これは、タイミングｔ４〜ｔ５における圧延材７０の速度がタイミングｔ１〜ｔ２における圧延材７０の速度よりも速いためである。つまり、タイミングｔ４〜ｔ５においてテンションリール５０が所定の回転数だけ回転する時間が、タイミングｔ１〜ｔ２においてテンションリール５０が所定の回転数だけ回転する時間よりも短いためである。
【００２８】
記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集すると、データの収集を完了しデータを演算部２３へ送信する。
【００２９】
続いて、演算部２３は、記憶部２１から送信されたデータの平均値に基づいて、回転角度と張力との間の関係を回転角度の関数として算出する。これにより、回転角度と張力との間の関係を表した関数が書き換えられる（タイミングｔ５〜ｔ６）。
【００３０】
続いて、記憶部２１のデータの収集が完了してから所定の時間Ｔ１１が経過し、圧延材７０の速度が一定であることを圧延材速度検出器６３が検出すると、記憶部２１は、タイミングｔ４〜ｔ５の動作と同様の動作を行う（タイミングｔ７〜ｔ８）。  
続いて、演算部２３は、タイミングｔ５〜ｔ６の動作と同様の動作を行う（タイミングｔ７〜ｔ８）。
【００３１】
続いて、圧延材７０の速度が増加し、圧延材７０の速度が一定であることを圧延材速度検出器６３が検出すると、記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集し記憶する（タイミングｔ１０〜ｔ１１）。以下、記憶部２１および演算部２３は、タイミングｔ４〜ｔ９に関して前述した動作と同様の動作を行う（タイミングｔ１０〜ｔ１８）。圧延材７０の速度が増加したときだけではなく、圧延材７０の速度が低下したときにも、記憶部２１および演算部２３は、タイミングｔ４〜ｔ６に関して前述した動作と同様の動作を行う（タイミングｔ１９〜ｔ２１）。
【００３２】
実施形態によれば、圧延材７０の速度が変化する毎に、記憶部２１は、テンションリール５０の所定の回転数の分のデータを収集し記憶する。また、圧延材７０の速度が変動する毎に、演算部２３は、回転角度と張力との間の関係を回転角度の関数として算出し、回転角度と張力との間の関係を表した関数を書き換える。これにより、圧延材７０の速度の変化に対応した補正を行い、張力の変動を抑制することができる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１ 圧延装置、  １０ 張力制御装置、  １１ 入力装置、  １３ モータ制御装置、  １５ モータ、  １７ 回転角度検出器、  ２０ 制御部、  ２１ 記憶部、  ２３ 演算部、  ２５ 張力制御部、  ３０ ペイオフリール、  ４０ 圧延機、  ４１ ワークロール、  ４３ バックアップロール、  ５０ テンションリール、  ６１ 張力検出器、  ６３ 圧延材速度検出器、  ７０ 圧延材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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