(57)【要約】【課題】ダミーバー巻取りモータ制御部をトルク制御に切替えることなく常時速度制御のままで、ピンチロールが引抜くダミーバーを引張り過ぎることなく、またたるむことなく巻取るダミーバー巻取り装置とその制御方法を提供する。【解決手段】巻取り角度に応じてトルクを制限するとともに、トルク制限値とダミーバー巻取りモータ制御部（１０）の速度制御ゲインよりダミーバー巻上げ中の速度垂下量を逆算して巻取り速度指令に加算し新たな巻取り速度指令とするようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダミーバー及び鋳片を引抜くピンチロールと、前記ピンチロールを駆動するピンチロールモータと、前記ピンチロールの速度を検出してピンチロール速度を生成するピンチロール速度検出器と、ピンチロール速度指令を生成するピンチロール速度指令生成部と、前記ピンチロール速度指令と前記ピンチロール速度に基づいてピンチロールモータトルク指令を生成するピンチロールモータ速度制御部と、前記ピンチロールモータトルク指令に基づいて前記ピンチロールモータを駆動するピンチロールモータトルク制御部と、前記ピンチロール速度制御部と前記ピンチロールモータトルク制御からなるピンチロール制御部と、前記ダミーバーを巻取るダミーバー巻取り部と、前記ダミーバー巻取り部の巻取りフックを駆動する巻取りモータと、前記巻取り部の速度を検出して巻取り速度を生成する巻取り速度検出器と、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成する巻取り速度指令生成部と、前記巻取り速度指令と前記巻取り速度に基づいて巻取りモータトルク指令を生成する巻取り速度制御部と、前記巻取り速度から巻取り角度を生成する巻取り角度生成部と、前記巻取り角度から巻取りトルク制限指令を生成する巻取りモータトルク関数発生部と、前記巻取りモータトルク指令と前記巻取りトルク制限指令から新たな巻取りモータトルク指令を生成する巻取りトルク制限部と、前記巻取りモータトルク指令に基づいて前記巻取りモータを駆動する巻取りモータトルク制御部と、前記巻取り速度制御部と前記巻取り角度生成部と前記巻取りトルク制限関数発生部と前記巻取りモータトルク制御とからなる巻取り制御部と、前記ピンチロールと前記ダミーバー巻取り部間のダミーバー及び鋳片を搬送するローラーテーブルと、を備えたダミーバー巻取り装置において、
前記巻取りトルク制限指令と前記巻取りモータ速度速度制御部の速度制御ゲインに基づいて巻取り速度補償指令を生成する巻取りモータ垂下特性補償部と、
前記巻取りモータ速度指令と前記巻取り速度補償指令を加算し新たな巻取りモータ速度指令を生成する加算部と、
を備えたことを特徴としたダミーバー巻取り装置。
【請求項２】
前記巻取り速度指令生成部は、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成することを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項３】
前記巻取り速度指令生成部は、前記ピンチロール速度に基づいて巻取り速度指令を生成することを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項４】
前記巻取り速度制御部は、比例制御であることを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項５】
前記ダミーバーが前記巻取りフックにかからない巻取り前では、前記巻取り速度指令は設定可能な補助速度指令と前記ピンチロール速度指令の和であり、前記巻取りトルク制限指令は設定可能な一定値であることを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項６】
前記ダミーバーが前記巻取りフックにかかり巻取りを開始して前記巻取りモータトルク指令が上昇中のときは、前記巻取り速度指令は設定可能な垂下特性補償値と前記ピンチロール速度指令との和であり、前記巻取りトルク制限指令は設定可能な巻取り角度に応じた可変値であることを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項７】
前記ダミーバーが鋳片から切り離されて以降、前記ダミーバーを巻取り中のときは、前記巻取り速度指令は最大速度であり、前記巻取りトルク制限指令は最大トルクであることを特徴とする請求項１記載のダミーバー巻取り装置。
【請求項８】
ダミーバー及び鋳片を引抜くピンチロールと、前記ピンチロールを駆動するピンチロールモータと、前記ピンチロールの速度を検出してピンチロール速度を生成するピンチロール速度検出器と、ピンチロール速度指令を生成するピンチロール速度指令生成部と、前記ピンチロール速度指令と前記ピンチロール速度に基づいてピンチロールモータトルク指令を生成するピンチロールモータ速度制御部と、前記ピンチロールモータトルク指令に基づいて前記ピンチロールモータを駆動するピンチロールモータトルク制御部と、前記ピンチロール速度制御部と前記ピンチロールモータトルク制御からなるピンチロール制御部と、前記ダミーバーを巻取るダミーバー巻取り部と、前記ダミーバー巻取り部の巻取りフックを駆動する巻取りモータと、前記巻取り部の速度を検出して巻取り速度を生成する巻取り速度検出器と、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成する巻取り速度指令生成部と、前記巻取り速度指令と前記巻取り速度に基づいて巻取りモータトルク指令を生成する巻取り速度制御部と、前記巻取り速度から巻取り角度を生成する巻取り角度生成部と、前記巻取り角度から巻取りトルク制限指令を生成する巻取りモータトルク関数発生部と、前記巻取りモータトルク指令と前記巻取りトルク制限指令から新たな巻取りモータトルク指令を生成する巻取りモータトルク制限部と、前記巻取りモータトルク指令に基づいて前記巻取りモータを駆動する巻取りモータトルク制御部と、前記巻取り速度制御部と前記巻取り角度生成部と前記巻取りトルク制限関数発生部と前記巻取りモータトルク制御とからなる巻取り制御部と、前記ピンチロールと前記ダミーバー巻取り部間のダミーバー及び鋳片を搬送するローラーテーブルと、を備えたダミーバー巻取り装置の制御方法において、
前記巻取りトルク制限指令と前記巻取り速度制御部の速度制御ゲインに基づいて巻取り速度補償指令を生成するステップと、
前記巻取り速度指令に前記巻取り速度補償指令を加算するステップと、を備えたことを特徴としたダミーバー巻取り装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備におけるダミーバーを挿入・回収するダミーバー巻取り装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダミーバー巻取り装置の従来例としてとりあげたダミーバー収容装置は、特許文献１に開示されているが、本発明の特徴に関することは開示されていない。
図３はダミーバー巻取り装置の従来例で、連続鋳造設備の最下流ピンチロールからローラーテーブル、ダミーバー巻取り装置へとダミーバーが回収される装置の制御を示している。また、ダミーバー回収動作の遷移を図２に示している。
【０００３】
図２において、従来のダミーバー回収制御方法は、ダミーバー巻取り部７を巻上げ開始時はダミーバー巻取りモータ制御部１０は速度制御とし、ダミーバー巻取り部フック２３がダミーバー２に掛ったことを検出後、トルク制御に切替えて巻上げ、ダミーバー２と鋳片１が切離されてから再度、速度制御に戻している。
【０００４】
図３において、ダミーバー巻取りトルク制御選択信号３２はダミーバー巻取りモータ制御部１０をトルク制御に選択する信号である。トルク制御選択信号３２がＯＮの時、トルク指令数発生部３１はダミーバー巻取りモータ速度検出器９よりダミーバー巻取り部の巻取り角度１７を測長し角度に応じた巻上げ必要トルクを出力する。ダミーバー巻取りモータ制御部の速度制御部３３はダミーバー巻取り部７の巻上げ速度が上り過ぎないようにピンチロール速度指令１２に速度制限バイアス３４を加えたダミーバー巻取り速度指令２０でダミーバー巻取りモータ８の速度を制限する回路である。ダミーバーたるみ量補償１６はダミーバー２がピンチロール３とダミーバー巻取り装置７の間でたるみが発生しないようにピンチロール引抜き量１３とダミーバー巻取り部巻取り角度１７を長さ換算したダミーバー巻取り量１４より計算されるダミーバー巻取りたるみ量１５のトルク換算値でダミーバー巻取り駆動モータ８のトルク指令に加える。
【０００５】
このように、従来のダミーバー回収制御方法では、巻上げ動作状態に応じてダミーバー巻取りモータ制御部１０を速度制御とトルク制御で切替える必要があり、ダミーバー巻取りトルク指令関数発生部３１の調整方法は、鋳片１のない状態の試運転でダミーバー巻取りトルク制御選択信号３２を強制的にＯＦＦさせ、ダミーバー２のみを巻上げる動作により必要なトルク値を測定後、ダミーバー巻取りトルク制御選択信号３２の強制的ＯＦＦを解除し、ダミーバー巻取りトルク指令関数発生部３１に測定したトルク値を設定し、ダミーバー巻上げ動作によりダミーバー巻取りトルク指令関数発生部３１のトルク設定値を粗調整し、鋳片１がダミーバー２とつながる実操業において微調整するという手順がとられていた。また、ダミーバー巻取りモータ制御部１０はトルク制御選択で速度を管理していないため、ダミーバーの速度はダミーバー巻取りモータ制御部の速度制限部３３により制限された速度となり実操業時のダミーバー巻取り動作と速度が異なる。
【特許文献１】実開平０６−０８３１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のダミーバー巻取りモータ制御部を速度制御とトルク制御で切替える方法では、速度制御とトルク制御の各状態に応じた制御部の構築及び、制御パラメータの設定・調整が必要であった。また、トルク制御状態では負荷の状況により巻上げ動作速度が変化し、試運転時と実操業において機械の動作状態が異なるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、実操業時の負荷状態が試運転時の負荷状態に対して変化しても動作速度を試運転時と同じに保て、かつ実操業時の負荷状態が試運転時の負荷状態からどのように変化したのか把握でき、ダミーバーを引っ張り過ぎることなく、また、たるむことなく巻取り、試運転時のパラメータ調整が簡単なダミーバー巻取り装置とその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１記載の発明は、ダミーバー及び鋳片を引抜くピンチロールと、前記ピンチロールを駆動するピンチロールモータと、前記ピンチロールの速度を検出してピンチロール速度を生成するピンチロール速度検出器と、ピンチロール速度指令を生成するピンチロール速度指令生成部と、前記ピンチロール速度指令と前記ピンチロール速度に基づいてピンチロールモータトルク指令を生成するピンチロールモータ速度制御部と、前記ピンチロールモータトルク指令に基づいて前記ピンチロールモータを駆動するピンチロールモータトルク制御部と、前記ピンチロール速度制御部と前記ピンチロールモータトルク制御からなるピンチロール制御部と、前記ダミーバを巻取るダミーバ巻取り部と、前記ダミーバ巻取り部の巻取りフックを駆動する巻取りモータと、前記巻取り部の速度を検出して巻取り速度を生成する巻取り速度検出器と、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成する巻取り速度指令生成部と、前記巻取り速度指令と前記巻取り速度に基づいて巻取りモータトルク指令を生成する巻取り速度制御部と、前記巻取り速度から巻取り角度を生成する巻取り角度生成部と、前記巻取り角度から巻取りトルク制限指令を生成する巻取りモータトルク関数発生部と、前記巻取りモータトルク指令と前記巻取りトルク制限指令から新たな巻取りトルク指令を生成する巻取りトルク制限部と、前記巻取りモータトルク指令に基づいて前記巻取りモータを駆動する巻取りモータトルク制御部と、前記巻取り速度制御部と前記巻取り角度生成部と前記巻取りトルク制限関数発生部と前記巻取りモータトルク制御とからなる巻取り制御部と、前記ピンチロールと前記ダミーバー巻取り部間のダミーバー及び鋳片を搬送するローラーテーブルと、を備えたダミーバー巻取り装置において、前記巻取りトルク制限指令と前記巻取りモータ速度速度制御部の速度制御ゲインに基づいて巻取り速度補償指令を生成する巻取りモータ垂下特性補償部と、前記巻取りモータ速度指令に前記巻取り速度補償指令を加算する加算部と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記巻取り速度指令生成部は、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記巻取り速度指令生成部は、前記ピンチロール速度に基づいて巻取り速度指令を生成することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記巻取り速度制御部は、比例制御であることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記ダミーバーが前記巻取りフックにかからない巻取り前では、前記巻取りモータ速度指令は設定可能な補助速度指令と前記ピンチローラモータ速度指令の和であり、前記巻取りトルク制限指令は設定可能は一定値Ａであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記ダミーバーが前記巻取りフックにかかり巻取りを開始して前記巻取りモータトルク指令が上昇中のときは、前記巻取りモータ速度指令は設定可能な垂下特性補償値と前記ピンチロールモータ速度指令との和であり、前記巻取りトルク制限指令は設定可能な巻取り角度に応じた可変値Ｂであることを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項１記載のダミーバー巻取り装置において、前記ダミーバーが鋳片から切り離されて以降、前記ダミーバーを巻取り中のときは、前記巻取りモータ速度指令は最大速度であり、前記巻取りトルク制限指令は最大トルクであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項８記載の発明は、ダミーバー及び鋳片を引抜くピンチロールと、前記ピンチロールを駆動するピンチロールモータと、前記ピンチロールの速度を検出してピンチロール速度を生成するピンチロール速度検出器と、ピンチロール速度指令を生成するピンチロール速度指令生成部と、前記ピンチロール速度指令と前記ピンチロール速度に基づいてピンチロールモータトルク指令を生成するピンチロールモータ速度制御部と、前記ピンチロールモータトルク指令に基づいて前記ピンチロールモータを駆動するピンチロールモータトルク制御部と、前記ピンチロール速度制御部と前記ピンチロールモータトルク制御からなるピンチロール制御部と、前記ダミーバーを巻取るダミーバー巻取り部と、前記ダミーバー巻取り部の巻取りフックを駆動する巻取りモータと、前記巻取り部の速度を検出して巻取り速度を生成する巻取り速度検出器と、前記ピンチロール速度指令に基づいて巻取り速度指令を生成する巻取り速度指令生成部と、前記巻取り速度指令と前記巻取り速度に基づいて巻取りモータトルク指令を生成する巻取り速度制御部と、前記巻取り速度から巻取り角度を生成する巻取り角度生成部と、前記巻取り角度から巻取りトルク制限指令を生成する巻取りモータトルク関数発生部と、前記巻取りモータトルク指令と前記巻取りトルク制限指令から新たな巻取りモータトルク指令を生成する巻取りトルク制限部と、前記巻取りモータトルク指令に基づいて前記巻取りモータを駆動する巻取りモータトルク制御部と、前記巻取り速度制御部と前記巻取り角度生成部と前記巻取りトルク制限関数発生部と前記巻取りモータトルク制御とからなる巻取り制御部と、前記ピンチロールと前記ダミーバー巻取り部間のダミーバー及び鋳片を搬送するローラーテーブルと、を備えたダミーバー巻取り装置の制御方法において、前記巻取りトルク制限指令と前記巻取りモータ速度速度制御部の速度制御ゲインに基づいて巻取りモータ速度補償指令を生成するステップと、前記巻取りモータ速度指令に前記巻取りモータ速度補償指令を加算するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、実操業時の負荷状態が試運転時の負荷状態に対して変化しても動作速度を試運転時と同じに保て、かつ実操業時の負荷状態が試運転時の負荷状態からどのように変化したのか把握でき、ダミーバーを引っ張り過ぎることなく、また、たるむことなく巻取り、試運転時のパラメータ調整が簡単なダミーバー巻取り装置とその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明のダミーバー巻取り装置の構成を示すブロック図である。図において、１は鋳片、２はダミーバー、３はピンチロール、４はピンチロールモータ、５はピンチロール速度検出器、６はピンチロール制御部である。また、７はダミーバー巻取り部、８はダミーバー巻取りモータ、９は巻取り速度検出器、１０は巻取り制御部、１１はローラーテーブル、１２はピンチロール速度指令生成部である。また、１７は巻取り角度演算部、１８は巻取りトルク制限関数発生部、１９は垂下特性補正部、２０は巻取り速度指令生成部、２１は巻取り速度制御部、２２はトルク指令制限部、２３は巻取りフックである。
本発明の特徴は、垂下特性補正部１９を設けて巻取り制御部を速度制御だけで可能にした点である。
【００１４】
次に動作について説明する。まずピンチロール速度指令生成部１２はプログラムの速度プロファイルに従いピンチロール速度指令を生成する。ピンチロール制御部のピンチロール速度制御部はピンチロール速度指令とピンチロールモータ速度の速度偏差に速度制御比例ゲインを乗じてピンチロールモータトルク指令を生成する。ピンチロールモータトルク制御部はピンチロールモータトルク指令に基づいて電流指令を生成し、モータ電流との電流偏差をＰＩＤ制御処理をして電圧指令を生成し、さらにＰＷＭインバータで電力増幅してピンチロールモータを駆動する。ピンチロール速度検出器５はピンチロールモータ４に結合されており、ピンチロール速度を生成する。ピンチロール３は、ピンチロールモータ４に駆動されて回転し鋳片１およびダミーバー２を引抜きローラテーブル１１に送り出す。ピンチロールは鋳片１およびダミーバー２を上下から挟みこむように対をなしている。
【００１５】
次にダミーバー巻取り制御部１０の動作について説明する。巻取り速度指令生成部２０はピンチロール速度指令を巻取り速度指令に変換する。巻取り速度制御部２１は巻取り速度指令と巻取りモータ速度の速度偏差に巻取り速度制御比例ゲインを乗じて巻取りモータトルク指令を生成する。巻取りトルク制限部２２は、巻取りトルク制限関数発生部１８の生成した巻取りトルク制限指令により巻取りモータトルク指令を制限し新たな巻取りモータトルク指令を生成する。巻取りモータトルク制御部は、巻取りモータトルク指令から巻取りモータ電流指令を生成し、巻取りモータ電流指令と巻取りモータ電流との電流偏差をＰＩＤ制御処理をして電圧指令を生成し、さらにＰＷＭインバータで電力増幅をして巻取りモータ８を駆動する。巻取り速度検出器９は巻取りモータ８に結合されており巻取り速度を生成する。巻取りフック２０は巻取りモータ８に駆動され回転しダミーバーを引っかけてダミーバー巻取り部７に巻き上げる。巻取り制御部１０は、速度制御で巻取りフック２０の巻上げ速度をピンチロール速度指令にダミーバー巻取り垂下特性補償値である巻取り速度補償指令を加算して生成する。このため常にダミーバー２の形状を引っ張る方向に巻取りモータのトルクが発生する。これにより図３の従来技術におけるダミーバーたるみ量補償部１６が不要になる。ここで垂下特性は、速度制御が比例制御のときに負荷トルクに比例してモータ速度が低下する現象である。例えば比例ゲインをＫｖ（Ｎｍｓ／ｒａｄ）とし、負荷トルクをＴＬ（Ｎｍ）とすれば低下するモータ速度Δω＝ＴＬ／Ｋｖ（ｒａｄ／ｓ）になる。
【００１６】
図２はダミーバー巻取り動作の遷移を示した図である。
図２（ａ）は巻上げ開始を示す図である。ピンチロール３から引抜かれたダミーバー２はローラーテーブル１１上を搬送される。ダミーバー２の先端部がダミーバー巻取り装置の巻取りフック２３の手前に接近するとダミーバー巻取り装置７は（１）式に示すようにピンチロール速度指令より十分早い速度で巻上げを開始する。ダミーバーの接近は測長器またはリミットスイッチにより検知する。
【００１７】
巻取り速度指令＝ピンチロール速度指令＋設定可能な補助速度指令      （１）
図２（ｂ）は巻取りフック２３がダミーバー２に引っ掛った直後の図、図２（ｃ）はダミーバを切り離すところまで巻上げたときの図である。巻取りモータ制御部は、巻取り速度制御部２１の生成する巻取りモータトルク指令が上昇して設定可能な所定値を越えたときに引っ掛かったことを検知する。これ以降、ダミーバー２がピンチロール１から引抜かれ、且つ、鋳片１がダミーバー２から切離されるまで、巻取り速度指令は（２）式のようにピンチロール速度指令よりダミーバー巻取り垂下特性補償の速度分、速くする。
【００１８】
巻取り速度指令＝ピンチロール速度＋巻取り速度補償指令            （２）
ダミーバー巻取り制御部の速度制御部２１は、自身の速度垂下特性を利用しダミーバーにたるみが生じない十分なトルクをダミーバー巻取りモータ８に生成させる。また、速度制御部２１は、巻取り装置フック２３で、鋳片１及びダミーバー２の移動速度に揃速するように、ダミーバー２をダミーバー巻取り部７内へ巻上げる。巻取りトルク制限関数発生部１８は、鋳片１がつながっていないダミーバー２をダミーバー巻取り部７が単独で巻上げる場合の負荷トルクを巻取り角度毎に計算し、必要分余裕を持たせた係数を乗算した値をトルク制限値とする。
図２（ｄ）はダミーバー２がピンチロール１から引抜かれ、且つ、鋳片１がダミーバー２から切離されたときの図である。ダミーバー巻取りトルク制限関数発生部１８のトルク設定値を機械上限トルク値とし、速度制御部２１は、巻取りフック２３をピンチロール３との揃速を止め、（３）式のように巻上げ最高速度でローラーテーブルと連動でダミーバー２を巻取りフック２３の上限まで巻上げる。
図４は、本発明のダミーバー巻取り装置の制御方法を示すフローチャートである。図４において、ステップＳＴ１で巻取りトルク制限指令と巻取り速度制御部の速度制御ゲインに基づいて巻取り速度補償指令を生成し、ステップＳＴ２で巻取り速度指令に巻取り速度補償指令を加算し新たな巻取り速度指令を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のダミーバー巻取り装置の構成を示す図
【図２】本発明のダミーバー装置の巻上げ遷移を示す図
【図３】従来のダミーバー巻取り装置の構成を示す図。
【図４】本発明の制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２０】
１  鋳片
２  ダミーバー
３  ピンチロール
４  ピンチロールモータ
５  ピンチロール速度検出器
６  ピンチロールモータ制御部
７  ダミーバー巻取り部
８  巻取りモータ
９  巻取り速度検出器
１０  巻取りモータ制御部
１１  ローラーテーブル
１２  ピンチロール速度指令生成部
１３  ピンチロール引抜き量演算部
１４  たるみ量演算部
１６  たるみ量補償部
１７  巻取り角度演算部
１８  巻取りトルク制限関数発生部
１９  巻取り垂下特性補償部
２０  巻取り速度指令生成部
２１  巻取り速度制御部
２２  巻取りモータトルク制限部
２３  巻取りフック
３１  巻取りトルク指令関数発生器部
３２  巻取りトルク制御選択信号
３３  巻取り制御部速度制限部
３４  巻取り速度制限バイアス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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