專(zhuān)利名稱(chēng)：軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋輥(rolling roll)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是涉及用于以各自的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在分別以上電動(dòng)機(jī)及下電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)中，由于各電動(dòng)機(jī)被獨(dú)立的控制系統(tǒng)控制，因此有可能上下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不平均，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生熱不平衡、或軋制材料因上下轉(zhuǎn)矩不同而產(chǎn)生翹曲。因此，己知一種負(fù)載平衡控制方法，該方法以上下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載平均化及防止軋制材料的上翹曲、下翹曲為目的，監(jiān)視上下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流的基準(zhǔn)值或者實(shí)測(cè)值，并使其平均化(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。
另外，，軋制用電動(dòng)機(jī)具有由主軸、聯(lián)接件、輥、齒輪等構(gòu)成的多質(zhì)點(diǎn)彈簧系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)載，但若包含電動(dòng)機(jī)的軋輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率接近軋制用電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的速度響應(yīng)頻率，則由于兩者的共振，包含控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的軋機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能會(huì)不穩(wěn)定，可能產(chǎn)生過(guò)大的扭振現(xiàn)象。
對(duì)于這樣的扭振， 一般而言，在設(shè)計(jì)階段中分別評(píng)價(jià)上輥軸系統(tǒng)及下輥軸系統(tǒng)的固有頻率，將兩者的值設(shè)計(jì)得充分遠(yuǎn)離，以避免與電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的速度響應(yīng)的共振。另外，還已知一種抑制振動(dòng)的技術(shù)，該技術(shù)在控制系統(tǒng)中裝入機(jī)械系統(tǒng)的模型，推定機(jī)械系統(tǒng)的行為，通過(guò)校正轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)來(lái)抑制振動(dòng)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本專(zhuān)利特開(kāi)平09-295016號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)平06-98580號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在分別以上電動(dòng)機(jī)及下電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)中，其大致結(jié)構(gòu)如圖5所示，由于分別將上軋輥50與上電動(dòng)機(jī)51、以及下軋輥5^與下電動(dòng)機(jī)53之間連接的萬(wàn)向節(jié)54、 55、 56、 57的潤(rùn)滑等問(wèn)題，在萬(wàn)向節(jié)54、.55、或者萬(wàn)向節(jié)56、 57之間的主軸58、 59的傾斜角度無(wú)法增大，必須將上電動(dòng)機(jī)51或者下電動(dòng)機(jī)53中的任意一個(gè)配置在另一個(gè)的前方、即軋制材料60 —側(cè)，來(lái)減小上下電動(dòng)機(jī)51、 53之間的間隔，減小主軸58、 59的傾斜角度。考慮到上述情況，將上電動(dòng)機(jī)51配置在下電動(dòng)機(jī)53的前方稱(chēng)為上方在前方式，將下電動(dòng)機(jī)53配置在上電動(dòng)機(jī)51的前方稱(chēng)為下方在前方式。
圖5表示將上電動(dòng)機(jī)51配置在下電動(dòng)機(jī)53的前方的上方在前方式的軋輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)，如該圖所示，在雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)中，上下的驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)不相同，兩者的傳遞函數(shù)不同。因此，如上述專(zhuān)利文獻(xiàn)l所披露的軋輥電動(dòng)機(jī)的控制方法所示，即使將電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制得上下相同，但在軋制材料60的上表面及下表面?zhèn)鬟f的轉(zhuǎn)矩也會(huì)在過(guò)渡過(guò)程中不一致，例如有可能引起軋制材料60的翹曲或損傷。另外，圖5的標(biāo)號(hào)61、 62分別表示支持上軋輥50、下軋輥52的支持輥，標(biāo)號(hào)63表示下電動(dòng)機(jī)53與萬(wàn)向節(jié)57間的連接部。
另外，在以解決雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的上下轉(zhuǎn)矩的不平衡性為目的而使用的負(fù)載平衡控制中，只是監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的上下轉(zhuǎn)矩(負(fù)載電流)并使其平均化，沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)矩從電動(dòng)機(jī)向軋輥傳遞時(shí)產(chǎn)生的上下轉(zhuǎn)矩的不一致。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2所披露的將機(jī)械系統(tǒng)模型裝入控制系統(tǒng)的方法，如上所述可用于抑制扭振控制等，但在監(jiān)視上下機(jī)械軸系統(tǒng)的行為進(jìn)行控制時(shí)，容易直接受到模型化誤差的影響，另外還需要上下兩個(gè)機(jī)械系統(tǒng)模型和控制反饋值，使得控制系統(tǒng)復(fù)雜化。
本發(fā)明是為了解決如上所法的問(wèn)題而完成的，提供一種校正向雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的上下軋輥傳遞的轉(zhuǎn)矩的不一致、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。 .
本發(fā)明所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，是用于軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，該軋機(jī)分別以上電動(dòng)機(jī)及下電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥，上述上電動(dòng)機(jī)或者上述下電動(dòng)機(jī)中的任意一個(gè)與另一個(gè)相比配置在軋制材料側(cè)，其中，在控制上述上電動(dòng)機(jī)的上電動(dòng)機(jī)控制部和控制上述下電動(dòng)機(jī)的下電動(dòng)機(jī)控制部的任意一個(gè)或者兩個(gè)控制部中包括上下軸系統(tǒng)不平衡校正部，該上下軸系統(tǒng)不平衡校正部校正向上述上下軋輥傳遞的轉(zhuǎn)矩的不一致。根據(jù)本發(fā)明，可以使包含控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的上下軋輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相同，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性。因此，可以使在軋制材料的上表面及下表面?zhèn)鬟f的轉(zhuǎn)矩二致，消除引起軋制材料的翹曲或損傷的可能性。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的軋輥電動(dòng)fl的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框圖。
圖4是負(fù)載平衡計(jì)算部的大致控制方框圖。
圖5是說(shuō)明以往的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的大致結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示不進(jìn)行校正的狀態(tài)下的軋輥傳遞轉(zhuǎn)矩仿真波形圖。
圖7是表示不進(jìn)行校正狀態(tài)下的上下輥軸的增益特性圖。
圖8是表示作為多質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)(質(zhì)點(diǎn)數(shù)n)表示的輥軸系統(tǒng)的方框圖。
圖9是表示近似作為2質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)表示的輥軸系統(tǒng)的方框圖。
圖IO是表示進(jìn)行校正的狀態(tài)下的軋輥傳遞轉(zhuǎn)矩仿真波形圖。
圖11是表示進(jìn)行校正的狀態(tài)下的上下輥軸的增益特性圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
l上電動(dòng)機(jī)控制部
2上電動(dòng)機(jī)速度控制器
3上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流限制器
4上電動(dòng)機(jī)電流控制器
5、 51上電動(dòng)機(jī)
6上電動(dòng)機(jī)速度傳感器
7上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元
8下電動(dòng)機(jī)控制部
9下電動(dòng)機(jī)速度控制器
IO下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流限制器ll下電動(dòng)機(jī)電流控制器
12、 53下電動(dòng)機(jī)
13下電動(dòng)機(jī)速度傳感器
14下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元
15上輥軸系統(tǒng)
16下輥軸系統(tǒng)
17上電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部
18下電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部
19上下軸系統(tǒng)不平衡校正部
20、 60軋制材料
21上輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
22下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
30負(fù)載平衡計(jì)算部
50上軋輥
52下軋輥
58、 59主軸
54、 55、 56、 57萬(wàn)向節(jié)
61、 62支持輥
63連接部
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的理想的實(shí)施方式。
實(shí)施方式1.
基于圖1說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框圖，是表示將上電動(dòng)機(jī)配置在下電動(dòng)機(jī)前方的上方在前方式的實(shí)施例。
圖1中，上電動(dòng)機(jī)控制部1包括上電動(dòng)機(jī)速度控制器2、上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流限制器3、以及上電動(dòng)機(jī)電流控制器4。利用該上電動(dòng)機(jī)控制部1控制上電動(dòng)機(jī)5，其旋轉(zhuǎn)速度由上電動(dòng)機(jī)速度傳感器6進(jìn)行檢測(cè)。另外，上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩
7電流限制器3和上電動(dòng)機(jī)電流控制器4構(gòu)成控制上電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)矩的上電動(dòng)機(jī)
轉(zhuǎn)矩控制單元7，如后文所述，使上電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與上電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)
的偏差為零。
另外，下電動(dòng)機(jī)控制部8包括下電動(dòng)機(jī)速度控制器9、下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流 限制器10、以及下電動(dòng)機(jī)電流控制器11。利用該下電動(dòng)機(jī)控制部8控制下電 動(dòng)機(jī)12，其旋轉(zhuǎn)速度由下電動(dòng)機(jī)速度傳感器13進(jìn)行檢測(cè)。另外，下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩電流限制器10和下電動(dòng)機(jī)電流控制器11構(gòu)成控制下電動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)矩的下 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元14，如后文所述，使下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與下電動(dòng)機(jī)的速 度基準(zhǔn)的偏差為零。另外，標(biāo)號(hào)15表示包含從上電動(dòng)機(jī)5到上軋輥(未圖示) 的上輥軸系統(tǒng)，標(biāo)號(hào)16表示包含從下電動(dòng)機(jī)12到下軋輥(未圖示)的下輥軸系 統(tǒng)。
設(shè)置對(duì)上電動(dòng)機(jī)控制部1發(fā)出上電動(dòng)機(jī)5的速度基準(zhǔn)的指令的上電動(dòng)機(jī) 速度基準(zhǔn)部17，設(shè)置對(duì)下電動(dòng)機(jī)控制部8發(fā)出下電動(dòng)機(jī)12的速度基準(zhǔn)的指令 的下電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部18。而且，在上電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部17的后級(jí)配置進(jìn)行 后述動(dòng)作的上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19。
如上所述，上電動(dòng)機(jī)5和下電動(dòng)機(jī)12分別被獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)控制部1、 8控
制，各電動(dòng)機(jī)5、 12的輸出轉(zhuǎn)矩在上輥軸系統(tǒng)15及下輥軸系統(tǒng)16中傳遞，到
達(dá)軋制材料20。據(jù)此對(duì)軋制材料20進(jìn)行軋制。另外，由上下軸系統(tǒng)不平衡校
正部19、上電動(dòng)機(jī)控制部l、上電動(dòng)機(jī)5、上電動(dòng)機(jī)速度傳感器6、上輥軸系
統(tǒng)15構(gòu)成上輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)21，由下電動(dòng)機(jī)控制部'8、下電動(dòng)機(jī)12、下電動(dòng)機(jī)速
度傳感器13、下輥軸系統(tǒng)16構(gòu)成下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22。
實(shí)施方式1所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置如上所述那樣構(gòu)成，接下來(lái)說(shuō) 明其動(dòng)作。
首先，在上輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)21中，通過(guò)向上電動(dòng)機(jī)速度控制器2輸入校正速 度基準(zhǔn)SP2、與上電動(dòng)機(jī)5的實(shí)際速度SP3的偏差，得到上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流基 準(zhǔn)TA，其中的校正速度基準(zhǔn)SP2是通過(guò)將來(lái)自上電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部17的速度 基準(zhǔn)SP1輸入至上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19而得到的，實(shí)際速度SP3是由上 電動(dòng)機(jī)速度傳感器6檢測(cè)的。進(jìn)一步經(jīng)過(guò)上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流限制器3、和上電 動(dòng)機(jī)電流控制器4，向上電動(dòng)機(jī)5提供功率。據(jù)此，控制上電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)矩，使上電動(dòng)機(jī)5的實(shí)際速度SP3與上電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)SP1的偏差為零。
另一方面，在下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22中，通過(guò)向下電動(dòng)機(jī)速度控制器9輸入來(lái) 自下電動(dòng)機(jī)速度基準(zhǔn)部18的速度基準(zhǔn)SP4、與下電動(dòng)機(jī)12的實(shí)際速度SP5的 偏差，得到下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn)TB，其中的速度基準(zhǔn)SP4是由下電動(dòng)機(jī)速度 傳感器13檢測(cè)的。進(jìn)一步經(jīng)過(guò)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流限制器10、和下電動(dòng)機(jī)電流 控制器ll，向下電動(dòng)機(jī)12提供功率。據(jù)此，控制下電動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)矩，使得下 電動(dòng)機(jī)12的實(shí)際速度SP5與下電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)SP4的偏差為零。
從上電動(dòng)機(jī)5及下電動(dòng)機(jī)12提供的轉(zhuǎn)矩分別通過(guò)上輥軸系統(tǒng)15及下輥軸 系統(tǒng)16，在軋制材料20的上表面及下表面?zhèn)鬟f。上輥軸系統(tǒng)15的傳遞函數(shù) GT(s)與下輥軸系統(tǒng)16的傳遞函數(shù)GB(s)如以往技術(shù)中說(shuō)明的那樣，由于雙驅(qū) 動(dòng)方式軋機(jī)的機(jī)械限制而不相同，例如即使將從上電動(dòng)機(jī)5及下電動(dòng)機(jī)12提 供的轉(zhuǎn)矩控制得相同，但也有可能在軋制材料20的上表面及下表面?zhèn)鬟f的轉(zhuǎn) 矩在過(guò)渡過(guò)程中不一致，例如引起軋制材料20的翹曲或損傷。為了解決該問(wèn) 題，在本實(shí)施方式中，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性為目的，在上 下軸系統(tǒng)不平衡校正部19中將其傳遞函數(shù)Cjs)設(shè)定為C!(s)=GB(s)/ GT(s)。據(jù)此，可以使由上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19、上電動(dòng)機(jī)控制部l、 上電動(dòng)機(jī)5、上電動(dòng)機(jī)速度傳感器6、以及上輥軸系統(tǒng)15構(gòu)成的上輥驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)21;和由下電動(dòng)機(jī)控制部8、下電動(dòng)機(jī)12、下電動(dòng)機(jī)速度傳感器13、 以及下輥軸系統(tǒng)16構(gòu)成的下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22的傳遞函數(shù)相同，可以消除在 軋制材料20傳遞的上下轉(zhuǎn)矩的不一致。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式l,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性，因此可 以得到的效果是可以使在軋制材料20的上表面及下表面?zhèn)鬟f的轉(zhuǎn)矩一致， 消除引起軋制材料20的翹曲或損傷的可能性。
實(shí)施方式2.
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2。在實(shí)施方式l中，說(shuō)明了在上電動(dòng)機(jī) 的速度基準(zhǔn)SP1的后級(jí)配置上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19的實(shí)施方式，但通過(guò) 在速度控制環(huán)內(nèi)設(shè)置該校正部19，由于可以使校正部19靠近機(jī)械側(cè)，因此可 以進(jìn)一步提高向上下軋輥的傳遞轉(zhuǎn)矩的不一致的校正效果。
圖2是表示實(shí)施方式2所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框圖，從該圖可知，上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19設(shè)置在上電動(dòng)機(jī)速度反饋環(huán)內(nèi)、 即速度控制器2的后級(jí)。而且，設(shè)定上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19的傳遞函數(shù) 為C2(s)^(s) / (1+GL(S))(1-C,(s〉)。此處，GL(s)是實(shí)施方式l的速度反饋環(huán) 的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。即，在實(shí)施方式l中，由于在上電動(dòng)機(jī)速度反饋環(huán)的前級(jí)設(shè) 置上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19，因此設(shè)定傳遞函數(shù)為Ci(s)二GB(s) /GT(s)，但 在實(shí)施方式2中，由于在上電動(dòng)機(jī)速度反饋環(huán)內(nèi)設(shè)置該校正部19，因此將其傳 遞函數(shù)設(shè)定為C2(s)《i(s) / (l+Gjs))(l-Ci(s))。另外，由于其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施 方式1相同，因此省略說(shuō)明。
根據(jù)本實(shí)施方式2，除了可以取得實(shí)施方式l所帶來(lái)的效果，由于可以使 上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19靠近機(jī)械側(cè)，因此可以進(jìn)一步提高向上下輥的傳 遞轉(zhuǎn)矩不一致的校正效果。
實(shí)施方式3.
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3。實(shí)施方式3是通過(guò)并用負(fù)載平衡控制 與實(shí)施方式2的上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞 的同時(shí)性。
圖3是表示實(shí)施方式3所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的大致控制方框 圖。實(shí)施方式3所涉及的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)將上下各轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn) TA和TB向負(fù)載平衡計(jì)算部30輸入，將校正量與上轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn)直接相加，可 以快速校正上電動(dòng)機(jī)5及下電動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn)的不平衡。另外，由于 其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2相同，因此省略說(shuō)明。
圖4是表示負(fù)載平衡計(jì)算部30的大致控制方框圖。通過(guò)將上下的轉(zhuǎn)矩電 流基準(zhǔn)TA、 TB的偏差與負(fù)載平衡計(jì)算限制器30a及負(fù)載平衡計(jì)算率30b相乘， 進(jìn)行比例控制30c并與上電動(dòng)機(jī)5的電流基準(zhǔn)TA相加，從而進(jìn)行校正。并且， 通過(guò)如圖3所示在負(fù)載平衡計(jì)算部30的后級(jí)配置上下軸系統(tǒng)不平衡校正部 19，可以進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式3，可以得到比由實(shí)施方式l、或者實(shí)施方式2 得到的效果更高的轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性。
另外，在實(shí)施方式4中簡(jiǎn)化后述的校正項(xiàng)并使用時(shí)更為有效。
實(shí)施方式4.接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4。實(shí)施方式4是通過(guò)將從實(shí)施方式1到 實(shí)施方式3的上下輥軸系統(tǒng)近似為彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)，將上下軸系統(tǒng)不平衡校正
部19的校正項(xiàng)的傳遞函數(shù)由彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)的物理參數(shù)來(lái)表現(xiàn)。
圖6是表示在對(duì)雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的電動(dòng)機(jī)及軋輥端施加階梯狀的相當(dāng)于電
動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的外力時(shí)、即材料咬入時(shí)的上下軋輥端轉(zhuǎn)矩波形和上下轉(zhuǎn)矩差的
波形的仿真例。在本例中，上輥軸系統(tǒng)由4質(zhì)點(diǎn)的彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)近似，下輥 軸系統(tǒng)由5質(zhì)點(diǎn)的彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)近似，上輥軸系統(tǒng)的一階扭轉(zhuǎn)固有頻率約為 13.6Hz，下輥軸系統(tǒng)的一階扭轉(zhuǎn)固有頻率約為11.8Hz。從施加階梯狀負(fù)載0.2 秒的時(shí)刻起逐漸向上軋輥及下軋輥傳遞的轉(zhuǎn)矩會(huì)產(chǎn)生不平衡，通過(guò)軋制材料最 大會(huì)產(chǎn)生0.8[PU](電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn))的轉(zhuǎn)矩差。另外可知，振動(dòng)的主分量 為上一下各一階扭轉(zhuǎn)頻率。圖7表示上下輥軸系統(tǒng)的增益特性及其上下差 (201og(GB(S)/GT(s)))，通過(guò)在上電動(dòng)機(jī)或者下電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、或者這兩者 設(shè)置補(bǔ)償該上下輥軸系統(tǒng)間的增益差的不平衡校正項(xiàng)，可以消除上下轉(zhuǎn)矩的不 一致。
在校正項(xiàng)中，為了將作為上下輥軸系統(tǒng)傳遞函數(shù)使用的彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)由 機(jī)械軸系統(tǒng)近似，只需增加軸系統(tǒng)模型的質(zhì)點(diǎn)數(shù)即可，但實(shí)際上在控制系統(tǒng)采 用校正項(xiàng)時(shí)，若增加質(zhì)點(diǎn)數(shù)，則傳遞函數(shù)的階數(shù)會(huì)增大而變得非常復(fù)雜，由于 采樣周期的限制，控制系統(tǒng)缺乏可行性，另外，校正項(xiàng)的調(diào)整參數(shù)的數(shù)量也會(huì) 增多。作為參考，圖8是表示質(zhì)點(diǎn)數(shù)為n時(shí)的輥軸系統(tǒng)的方框圖。
某種程度的轉(zhuǎn)矩差不會(huì)給實(shí)際的操作上帶來(lái)問(wèn)題，不必完全消除上下轉(zhuǎn)矩 的不一致，因此可以通過(guò)減少質(zhì)點(diǎn)數(shù)來(lái)簡(jiǎn)化校正項(xiàng)。此處，通過(guò)將上下輥軸系 統(tǒng)分別由2質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)近似，實(shí)現(xiàn)校正項(xiàng)的低維化，完全可安裝至現(xiàn)階段的控制 系統(tǒng)，且降低最顯著的一階扭轉(zhuǎn)頻率導(dǎo)致的上下轉(zhuǎn)矩不平衡。圖9是表示由2 質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)近似的輥軸系統(tǒng)的方框圖。根據(jù)該圖9，在將輥軸系統(tǒng)由2質(zhì)點(diǎn)系 統(tǒng)近似時(shí)的從電動(dòng)機(jī)向輥端的轉(zhuǎn)矩傳遞函數(shù)為
G《《)《 人.(、+ W
因此，若希望根據(jù)簡(jiǎn)化為數(shù)學(xué)式1所示的2質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)求出校正項(xiàng)的傳遞函數(shù)，則為 [數(shù)學(xué)式2]
<formula>formula see original document page 12</formula>此處，JT1、 J^是上輥軸系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)側(cè)及輥側(cè)慣量，KT是上輥軸系統(tǒng)彈 簧常數(shù)，CT是上輥軸系統(tǒng)衰減系數(shù)，JB1、 JB2是下輥軸系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)側(cè)及輥側(cè)
慣量，Ke是下輥軸系統(tǒng)彈簧常數(shù)，CB是下輥軸系統(tǒng)衰減系數(shù)，這些系數(shù)都可以 調(diào)整。另外，A，是用于使校正項(xiàng)的偏差為O的校正系數(shù)，可由下式表示。 [數(shù)學(xué)式3]
將數(shù)學(xué)式2作為校正項(xiàng)帶入上輥軸系統(tǒng)時(shí)的上下軋輥端轉(zhuǎn)矩波形與上下 轉(zhuǎn)矩差的波形的仿真結(jié)果如圖IO所示，包含校正項(xiàng)的上輥軸系統(tǒng)、下輥軸系 統(tǒng)、以及校正項(xiàng)的增益特性如圖11所示?？梢岳貌黄胶庑Ｕ?xiàng)使上輥軸系 統(tǒng)的一階扭轉(zhuǎn)頻率與下輥軸系統(tǒng)大致相等，結(jié)果可知，可以使上下軋輥的轉(zhuǎn)矩 差的最大值降低至0.3[PU]。 S卩，從此可知，即使將上下輥軸系統(tǒng)由2質(zhì)點(diǎn) 系統(tǒng)近似，也能得到充分的校正效果。這樣，通過(guò)預(yù)先算出校正項(xiàng)，然后 在實(shí)際設(shè)備安裝調(diào)整時(shí)對(duì)上述各參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，可以期待以更高精度進(jìn)行 校正。作為現(xiàn)場(chǎng)的校正項(xiàng)調(diào)整方法，可以考慮采用通過(guò)用應(yīng)變儀實(shí)測(cè)輥端 傳遞轉(zhuǎn)矩、或者用傳遞函數(shù)測(cè)定儀器實(shí)測(cè)傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)整各參數(shù)的方法。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式4，除了可以得到從實(shí)施方式1到實(shí)施方式3 的效果，并且通過(guò)利用仿真對(duì)由校正項(xiàng)的傳遞函數(shù)得到的校正效果進(jìn)行事先評(píng) 價(jià)或驗(yàn)證，可以進(jìn)一步提高向上下輥的傳遞轉(zhuǎn)矩的不一致的校正效果。
另外，在實(shí)施方式l中，說(shuō)明了在上電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)SP1的后級(jí)配置上 下軸系統(tǒng)不平衡校正部19的實(shí)施方式，另外，在實(shí)施方式2中，說(shuō)明了將上 下軸系統(tǒng)不平衡校正部19配置在上電動(dòng)機(jī)速度反饋環(huán)內(nèi)的實(shí)施方式，但本發(fā) 明也可以將上下軸系統(tǒng)不平衡校正部19配置在下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22的與上述相同 的部位，另外，也可以配置在上輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)21及下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22這兩者中的與上述相同的部位。另外，在上述各實(shí)施方式中，圖示說(shuō)明了將本發(fā)明適用于 上方在前方式的軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施方式，但也可以適用于下 方在前方式的軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，包含各種設(shè)計(jì)的變更。 工業(yè)上的實(shí)用性
本發(fā)明可以用于以各自的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的軋輥 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.一種軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，是用于軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述軋機(jī)分別以上電動(dòng)機(jī)及下電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥，所述上電動(dòng)機(jī)或者所述下電動(dòng)機(jī)中的任意一個(gè)與另一個(gè)相比配置在軋制材料側(cè)，其特征在于，在控制所述上電動(dòng)機(jī)的上電動(dòng)機(jī)控制部和控制所述下電動(dòng)機(jī)的下電動(dòng)機(jī)控制部的任意一個(gè)或者兩個(gè)控制部中包括上下軸系統(tǒng)不平衡校正部，所述上下軸系統(tǒng)不平衡校正部校正轉(zhuǎn)矩向所述上下軋輥傳遞的不一致。
2. 如權(quán)利要求l所述的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述上電動(dòng)機(jī)控制部包括上電動(dòng)機(jī)速度控制器以及上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元，所述上電動(dòng)機(jī)速度控制器輸入有所述上電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與所述上電動(dòng) 機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差，得到所述上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)，所述上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元控制所述上電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使得所述上電動(dòng)機(jī) 的實(shí)際速度與所述上電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差為零，所述下電動(dòng)機(jī)控制部包括下電動(dòng)機(jī)速度控制器以及下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元，所述下電動(dòng)機(jī)速度控制器輸入有所述下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與所述下電動(dòng) 機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差，得到所述下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)，所述下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元控制所述下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使得所述下電動(dòng)機(jī) 的實(shí)際速度與所述下電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差為零，在所述上電動(dòng)機(jī)控制部和所述下電動(dòng)機(jī)控制部的至少一個(gè)或者兩個(gè)控制 部的前級(jí)包括所述上下軸系統(tǒng)不平衡校正部。
3. 如權(quán)利要求l所述的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述上電動(dòng)機(jī)控制部包括上電動(dòng)機(jī)速度控制器以及上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元，所述上電動(dòng)機(jī)速度夢(mèng)制器輸入有所述上電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與所述上電動(dòng) 機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差，得到所述上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)，所述上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元控制所述上電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使得所述上電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與所述上電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差為零，所述下電動(dòng)機(jī)控制部包括下電動(dòng)機(jī)速度控制器以及下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元，所述下電動(dòng)機(jī)速度控制器輸入有所述下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與所述下電動(dòng) 機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差，得到所述下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)，所述下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制單元控制所述下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使得所述下電動(dòng)機(jī) 的實(shí)際速度與所述下電動(dòng)機(jī)的速度基準(zhǔn)的偏差為零，在所述上電動(dòng)機(jī)控制部和所述下電動(dòng)機(jī)控制部的至少一個(gè)或者兩個(gè)的速 度控制環(huán)內(nèi)包括所述上下軸系統(tǒng)不平衡校正部。
4. 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 包括負(fù)載平衡計(jì)算部，所述負(fù)載平衡計(jì)算部通過(guò)將根據(jù)所述上電動(dòng)機(jī)及所述下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn)計(jì)算的不平衡校正量直接與轉(zhuǎn)矩電流基準(zhǔn)相加，抑 制所述上下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不平衡，將所述負(fù)載平衡計(jì)算部設(shè)置在所述上下軸系 統(tǒng)不平衡校正部的前級(jí)。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述上下軸系統(tǒng)不平衡校正部使用近似表現(xiàn)從所述上電動(dòng)機(jī)到所述上軋輥構(gòu)成的上輥軸系統(tǒng)以及從所述下電動(dòng)機(jī)到所述下軋輥構(gòu)成的下輥軸系統(tǒng)的 彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)的物理參數(shù)，校正轉(zhuǎn)矩向所述上下軋輥傳遞的不一致。
6. 如權(quán)利要求5所述的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 近似表現(xiàn)所述上下輥軸系統(tǒng)的所述彈簧和質(zhì)量系統(tǒng)是2質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，是通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)以各自的上電動(dòng)機(jī)及下電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上下軋輥的雙驅(qū)動(dòng)方式軋機(jī)的上下軋輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的非對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性。為此，提供了一種用于軋機(jī)的軋輥電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述軋機(jī)分別以上電動(dòng)機(jī)5及下電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)上下軋輥，將上電動(dòng)機(jī)5或者下電動(dòng)機(jī)12的任意一個(gè)與另一個(gè)相比配置在軋制材料20一側(cè)，控制上電動(dòng)機(jī)5的上電動(dòng)機(jī)控制部1和控制下電動(dòng)機(jī)12的下電動(dòng)機(jī)控制部8的任意一個(gè)或者兩個(gè)控制部包括上下軸系統(tǒng)不平衡校正部，所述上下軸系統(tǒng)不平衡校正部校正向上下軋輥的傳遞轉(zhuǎn)矩的不一致。據(jù)此，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩向上下軋輥傳遞的同時(shí)性。
文檔編號(hào)B21B37/00GK101663107SQ20078005281
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月1日
發(fā)明者小玉純康, 森隆三, 石田尚, 福島航 申請(qǐng)人:東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會(huì)社