以下に添付図面を参照して、この発明に� ��る圧延ロール電動機の駆動装置について好� ��な実施の形態を説明する。

実施の形態1.
 この発明の実施の形態1を図1に基づいて説� �する。図1はこの発明の実施の形態1に係る圧 延ロール電動機の駆動装置を示す概略制御ブ ロック図で、上電動機を下電動機より前方へ 配置するトップフォワード方式の実施例を示 すものである。

 図1において、上電動機制御部1は、上電� �機速度制御器2、上電動機トルク電流リミッ� ��3、及び上電動機電流制御器4から構成され� �いる。この上電動機制御部1により上電動機5 が制御され、その回転速度が上電動機速度セ ンサ6により検出される。なお、上電動機ト� �ク電流リミッタ3と上電動機電流制御器4は、 後述するように上電動機実速度と上電動機速 度基準の偏差が零になるように上電動機5の� �ルクを制御する上電動機トルク制御手段7を� ��成している。

 また、下電動機制御部8は、下電動機速度 制御器9、下電動機トルク電流リミッタ10、及 び下電動機電流制御器11から構成されている� ��この下電動機制御部8により下電動機12が制� ��され、その回転速度が下電動機速度センサ1 3により検出される。なお、下電動機トルク� �流リミッタ10と下電動機電流制御器11は、後� ��するように下電動機実速度と下電動機速度� ��準の偏差が零になるように下電動機12のト� �クを制御する下電動機トルク制御手段14を構 成している。また、符号15は上電動機5から上 圧延ロール(図示せず)まで含めた上ロール軸� ��、符号16は下電動機12から下圧延ロール(図� �せず)まで含めた下ロール軸系を示している� ��

 上電動機制御部1に対し上電動機5の速度� �準を指令する上電動機速度基準部17が設けら れており、下電動機制御部8に対し下電動機12 の速度基準を指令する下電動機速度基準部18� ��設けられている。そして、上電動機速度基� ��部17の後段には、後述の動作を行う上下軸� �アンバランス補正部19が配置されている。

 上記のように、上電動機5と下電動機12は� ��れぞれ独立した電動機制御部1,8により制御� ��れ、それぞれの電動機5,12の出力トルクは上 ロール軸系15及び下ロール軸系16を伝播し、� �延材20へと到達する。これにより圧延材20が� ��延される。なお、上下軸系アンバランス補� ��部19、上電動機制御部1、上電動機5、上電動 機速度センサ6、上ロール軸系15により上ロー ル駆動系21が構成されており、下電動機制御� ��8、下電動機12、下電動機速度センサ13、下� �ール軸系16により下ロール駆動系22が構成さ� ��ている。

 実施の形態1に係る圧延ロール電動機の駆動 装置は上記のように構成されており、次にそ の動作について説明する。
 まず、上ロール駆動系21では、上電動機速� �基準部17からの速度基準SP1を上下軸系アンバ ランス補正部19に入力することにより得られ� ��補正速度基準SP2と、上電動機速度センサ6に より検出される上電動機5の実速度SP3との偏� �を上電動機速度制御器2に入力することによ� ��上電動機トルク電流基準TAを得る。さらに� �電動機トルク電流リミッタ3、上電動機電流� ��御器4を経て上電動機5へ電力が供給される� �これにより上電動機5の実速度SP3と上電動機� ��度基準SP1との偏差が零になるように上電動� ��5のトルクを制御している。

 一方、下ロール駆動系22では、下電動機� �度基準部18からの速度基準SP4と、下電動機速 度センサ13により検出される下電動機12の実� �度SP5との偏差を下電動機速度制御器9に入力� ��ることにより下電動機トルク電流基準TBを� �る。さらに下電動機トルク電流リミッタ10、 下電動機電流制御器11を経て下電動機12へ電� �が供給される。これにより下電動機12の実速 度SP5と下電動機速度基準SP4との偏差が零にな るように下電動機12のトルクを制御している� ��

 上電動機5及び下電動機12から供給されるト� ��クはそれぞれ上ロール軸系15及び下ロール� �系16を介して圧延材20の上面及び下面に伝播� ��れる。上ロール軸系15の伝達関数G _T (s)と下ロール軸系16の伝達関数G _B (s)は、従来技術において説明したように、ツ インドライブ方式圧延機の機械的制約により 同一にはならず、例え上電動機5及び下電動� �12から供給されるトルクを同一になるように 制御したとしても、圧延材20の上面及び下面� ��伝播されるトルクは過渡的に不一致となり� ��例えば圧延材20の反りや損傷を引き起こす� �れがある。これを解消するため、本実施の� �態では、上下圧延ロールへのトルク伝達の� �時性を図る目的で、上下軸系アンバランス� �正部19において、その伝達関数C ₁ (s)を、C ₁ (s)=G _B (s)/G _T (s)と設定している。これにより、上下軸系ア ンバランス補正部19、上電動機制御部1、上電 動機5、上電動機速度センサ6、及び上ロール� ��系15から成る上ロール駆動系21と、下電動機 制御部8、下電動機12、下電動機速度センサ13� ��及び下ロール軸系16から成る下ロール駆動� �22との伝達関数を同一とすることが出来、圧 延材20に伝達される上下トルクの不一致を解� ��すること事ができる。

 以上のように、実施の形態1によれば、上 下圧延ロールへのトルク伝達の同時性が図れ 、従って、圧延材20の上面及び下面に伝播す� ��トルクを一致させることができ、圧延材20� �反りや損傷を引き起こす可能性がなくなる� �果が得られる。

実施の形態2.
 次に、この発明の実施の形態2について説明 する。実施の形態1では上電動機速度基準SP1� �後段に上下軸系アンバランス補正部19を配置 する実施の形態を説明したが、速度制御ルー プ内へ当該補正部19を設けることにより、機� ��側に補正部19を近づけることが出来るため� �上下圧延ロールへの伝播トルクの不一致の� �正効果を一層高くすることができる。

 図2は実施の形態2に係る圧延ロール電動機� �駆動装置を示す概略制御ブロック図で、こ� �図から明らかなように、上下軸系アンバラ� �ス補正部19が上電動機速度フィードバックル ープ内である速度制御器2の後段に設置され� �いる。そして、上下軸系アンバランス補正� �19の伝達関数をC ₂ (s)=C ₁ (s)/{1+G _L (s)}{1-C ₁ (s)}と設定している。ここで、G _L (s)は実施の形態1での速度フィードバックル� �プの一巡伝達関数である。即ち、実施の形� �1では上電動機速度フィードバックループの� ��段に上下軸系アンバランス補正部19を設置� �ていたため、伝達関数C ₁ (s)=G _B (s)/G _T (s)と設定したが、実施の形態2では上電動機� �度フィードバックループ内へ当該補正部19を 設置するためその伝達関数をC ₂ (s)=C ₁ (s)/{1+G _L (s)}{1-C ₁ (s)}と設定している。なお、その他の構成に� �いては実施の形態1と同様であるので説明を� ��略する。

 この実施の形態2によれば、実施の形態1� �よる効果を奏すると共に、機械側に上下軸� �アンバランス補正部19を近づけることが出来 るため、上下ロールへの伝播トルクの不一致 の補正効果を一層高くすることができる。

実施の形態3.
 次に、この発明の実施の形態3について説明 する。実施の形態3は、実施の形態2の上下軸� ��アンバランス補正部19を負荷バランス制御� �併用することにより、より上下圧延ロール� �のトルク伝達の同時性を高めたものである� �

 図3は実施の形態3に係る圧延ロール電動� �の駆動装置を示す概略制御ブロック図であ� �。実施の形態3に係る圧延ロール電動機の駆� ��装置は、上下それぞれのトルク電流基準TA� �びTBを負荷バランス演算部30へ入力し、補正� ��を上トルク電流基準へ直接加算することに� ��り、上電動機5及び下電動機12のトルク電流� ��準のアンバランスをすばやく補正するもの� ��ある。なお、その他の構成については実施� ��形態2と同様であるので説明を省略する。

 図4に負荷バランス演算部30の概略制御ブ� ��ック図を示す。上下のトルク電流基準TA、TB の偏差に負荷バランス演算リミッタ30a及び負 荷バランス演算レート30bを掛け、比例制御30c を行い上電動機5の電流基準TAへ加算すること により補正を行っている。さらに、図3に示� �ように負荷バランス演算部30の後段に上下軸 系アンバランス補正部19を配置することによ� ��、上下圧延ロールへのトルク伝達の同時性� ��一層高めることが可能となる。

 以上のように、この実施の形態3によれば、 実施の形態1、あるいは実施の形態2により得� ��れる効果を更に高めた上下圧延ロールへの� ��ルク伝達の同時性を得ることが可能となる� ��
 また、実施の形態4において後述する補正項 を簡素化して用いる場合には、より効果的で ある。

実施の形態4.
 次に、この発明の実施の形態4について説明 する。実施の形態4は、実施の形態1から実施� ��形態3における上下ロール軸系をばね・質量 系で近似することにより、上下軸系アンバラ ンス補正部19における補正項の伝達関数を、� ��ね・質量系の物理パラメータで表現するよ� ��にしたものである。
 図6にツインドライブ方式圧延機の電動機及 び圧延ロール端に電動機定格トルクに相当す る外力をステップ状に与えた場合、つまり材 噛み込み時における上下圧延ロール端トルク 波形と上下トルク差の波形のシミュレーショ ン例を示す。本例では上ロール軸系を4質点� �下ロール軸系を5質点のばね・質量系で近似� ��ており、一次ねじり固有振動数はそれぞれ� ��ロール軸系が約13.6Hz、下ロール軸系が約11.8 Hzである。ステップ負荷が与えられた0.2秒の� ��点から徐々に上及び下圧延ロールに伝達す� ��トルクにアンバランスが生じ、最大で0.8[PU] (電動機定格トルク基準)ものトルク差が圧延� ��を介して生じることとなる。また、振動の� ��成分は上下各々の一次ねじり振動数である� ��とが分かる。図7に上下ロール軸系のゲイン 特性とその上下差(20log(G _B (s)/G _T (s)))を示すが、この上下ロール軸系間のゲイ� ��差を補償するアンバランス補正項を上電動� ��または下電動機制御系、もしくはその両方� ��設けることにより上下トルクの不一致を解� ��することが出来る。

補正項において上下ロール軸系伝達関数とし て用いるばね・質量系を機械軸系により近似 するためには軸系モデルの質点数を増やせば よいが、実際に制御系に補正項を適用する場 合、質点数を増やすと伝達関数の次数が大き くなって非常に複雑となり、制御系にサンプ リング周期の制限上実現性に乏しく、また、 補正項の調整パラメータ数も多くなる。参考 として、図8に質点数をnとおいたときのロー� ��軸系のブロック線図を示す。
ある程度のトルク差は実際の操業上問題には ならず、上下トルクの不一致を完全に解消す る必要は無いため、質点数を減らすことによ り補正項は簡素化を図ることが出来る。ここ では、上下ロール軸系をそれぞれ2質点系で� �似することにより補正項の低次元化を図り� �現状の制御系への実装を十分に可能としな� �ら、かつ、もっとも顕著な一次ねじり振動� �による上下トルクアンバランスの低減を図� �。図9に2質点系で近似したロール軸系のブロ ック線図を示す。この図9よりロール軸系を2� ��点系で近似した場合の電動機からロール端� ��のトルク伝達関数は、

となる。

従って、数1に示す2質点系に簡素化した伝� ��関数から補正項の伝達関数を求めると、

となる。ここで、J _T1 、J _T2 は上ロール軸系の電動機側及びロール側イナ ーシャ、K _T は上ロール軸系ばね定数、C _T は上ロール軸系減衰係数、J _B1 、J _B2 は下ロール軸系の電動機側及びロール側イナ ーシャ、K _B は下ロール軸系ばね定数、C _B は下ロール軸系減衰係数をであり、これらの 係数は全て調整可能である。また、A _com は補正項の偏差を0とするための補正係数で� �下記の式で表される。

 数2を補正項として上ロール軸系に挿入し た際の上下圧延ロール端トルク波形と上下ト ルク差の波形のシミュレーション結果を図10� ��、補正項含めた上ロール軸系、下ロール軸� ��、及び補正項のゲイン特性を図11に、それ� �れ示す。アンバランス補正項により上ロー� �軸系の一次ねじり振動数を下ロール軸系と� �ぼ等しくすることができており、その結果� �上下圧延ロールにおけるトルク差の最大値� �0.3[PU]まで低減できていることが分かる。す� ��わち、上下ロール軸系を2質点系で近似して も十分に補正効果があることが、ここから分 かる。このようにあらかじめ補正項を算出し 、さらに実機据付調整時、上記各パラメータ のファインチューニングを行うことにより、 より高い精度の補正を期待することができる 。現地での補正項調整方法としては、歪ゲー ジによるロール端伝達トルクの実測や伝達関 数測定器による伝達関数の実測にて各パラメ ータを調整する手法が考えられる。

 以上のように、この実施の形態4によれば 、実施の形態1から実施の形態3により得られ� ��効果を奏すると共に、シミュレーションに� ��って補正項の伝達関数による補正効果の事� ��評価や検証を行うことで、上下ロールへの� ��播トルクの不一致の補正効果を一層高くす� ��ことができる。

 なお、実施の形態1においては、上電動機 速度基準SP1の後段に上下軸系アンバランス補 正部19を配置する実施の形態を説明し、また� ��実施の形態2においては、上下軸系アンバラ ンス補正部19を、上電動機速度フィードバッ� ��ループ内に配置する実施の形態を説明した� ��、この発明は、上下軸系アンバランス補正� ��19を、下ロール駆動系22において上記と同様 箇所に配置してもよく、また、上ロール駆動 系21及び下ロール駆動系22の両者において上� �と同様箇所に配置してもよい。更にまた、� �記各実施の形態においては、この発明をト� �プフォワード方式の圧延機における圧延ロ� �ル電動機の駆動装置に適用した実施の形態� �ついて図示説明したが、ボトムフォワード� �式の圧延機における圧延ロール電動機の駆� �装置に適用してもよく、諸種の設計的変更� �含むものである。