JPH0156842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、圧延板厚に及ぼすロール偏心による
影響を除去するようにした圧延材料厚さの制御装
置に関する。

【従来の技術】

従来、圧延機の自動板厚制御方法においては、
ロール間〓ｈと圧延力Ｆとを測定して圧延ロール
の出口板厚Ｈを間接的に検出する方法が採用され
ている。この関係は次式にて表せる。 Ｈ＝ｈ＋Ｃ・Ｆ (1) 但し、 Ｈ：圧延ロールの出口板厚 ｈ：無負荷時のロール間〓 Ｃ：ミル弾性係数の逆数 Ｆ：圧延力 この第１式を図示すれば第６図の如くになる。
この第６図において、横軸は板厚、縦軸は圧延力
であり、そして特性曲線ａは圧延材料の塑性変形
特性、特性曲線ｂは圧延機の弾性特性、Hiは圧
延ロールの入口板厚、Hoは圧延ロールの出口板
厚をそれぞれ示す。 今、圧延ロールの出口板厚が設定値に等しく圧
延中の圧延ロールに偏心がある場合について考え
る。この場合、ロール間〓ｈの値はロール偏心に
伴つて変化するが、ロール間〓ｈは一般的に圧下
シリンダの油柱高さや圧下螺子の移動量によつて
検出されるため、ロール偏心に起因するロール間
〓ｈの変化を検出することが出来ない。従つて、
実際の板厚と検出量との間には第７図に示すよう
な関係が生じる。即ち、ロール偏心によるロール
間〓ｈの変化分の瞬時値をΔhとすれば、圧延力
ＦはΔFだけ高くなり、実際の板厚はΔh₁だけ薄
くなる。しかし、ロール間〓ｈの測定値は変化し
ないので、上記第１式よりΔh₂＝Ｃ・ΔFだけ見
掛け上板厚が厚くなつたとして検出され、制御装
置は正確な厚み制御を行わず、誤動作を起こす。
なお、第８図はロール偏心に起因して変動する圧
延力Ｆの様子を示す。第８図において、鎖線は圧
延力Ｆの平均値である。 そこで、刊行物“シーメンス・ツアイトシユリ
フト（Siemens Zeitschrift）”1973年度の特集号
「製鉄および圧延工場における駆動技術とプロセ
ス自動化」によれば、圧延スタンドから圧延され
て出て来る材料の厚みを自動制御する際、負荷時
ロール間〓を、圧下調整装置の無負荷位置と圧延
力計測値から導出した圧延スタンドのばね変位量
とから算出し、また一つの閾値（スレツシユホー
ルド値）を設けて、その範囲内の圧延力変動を自
動制御に影響させないようにしている。ロール偏
心に起因する圧延力変動の影響を受けないように
するための閾値は、回転する圧延ロールが少なく
とも１回転する間に生ずる圧延力変動の最大振幅
上限・下限値を１つのカウンタで設定するという
方法にて作成される。圧延力がこの最高上限値あ
るいは最低下限値を上回るかまたは下回つたとき
のみ、ロールの圧下位置を厚み制御の目的で変化
させる。このようにすることによつて、ロール偏
心に起因する圧延力変動が板厚制御に影響するの
を回避することが出来る。 一方、同一出願人の発明に係る特開昭47−3487
号公報（特公昭52−1310号公報）によれば、ロー
ル偏心に起因する圧延力変動を運転中に検出して
処理するために、閾値を複数個設定し、その時々
の圧延力変動に連続的に合わせるようにしてい
る。そのため、この従来発明においては、測定し
た圧延力を処理するアナログ−デイジタル変換器
の入力増幅器に可変抵抗を並列接続し、その抵抗
値を、当該増幅器出力に接続した一対ずつ相異な
る動作値に設定した複数個のコンパレータとそれ
に接続された１つの演算論理回路とにより、その
時々の圧延力変動の振幅に応じて変化させてい
る。それにより、その時々の圧延力変動を超過し
た、圧延材料により引き起こされる圧延力変化の
みが板厚自動制御装置へ導かれる。このようにす
ることによつて、同様に、ロール偏心に起因する
圧延力変動が板厚制御に影響するのを回避するこ
とが出来る。

【発明が解決しようとする課題】

上述した何れの従来技術においては、確かに第
８図に示すようにロール偏心に起因する圧延力Ｆ
の変動ΔFに応じて板厚制御を行うのではなく、
鎖線で示された平均値F₀に沿つて板厚制御が行
われる。従つて、上述した如く、ロール偏心に起
因する圧延力変動が板厚制御に影響するのを回避
することが出来る。 しかしながら、上述した何れの従来技術におい
ても、ロール偏心に起因するロール間〓変化は相
変わらず存在しており、従つてロール出口から出
される製品の板厚はそのロール間〓変化に相応し
た変動を有している。 それゆえ、上述した何れの従来技術において
も、ロール偏心に起因する圧延力変動に基づいて
製品の板厚を余計に悪い方向へ制御するという問
題は解決されているが、ロール出口から出される
製品の板厚からロール偏心に起因するロール間〓
変化に相応した板厚変動を除去するという問題は
全く解決されていない。 そこで、本発明は、単に負荷時ロール間〓の自
動制御系へロール偏心に起因する誤つた操作指令
を与えることを回避するというのではなく、ロー
ル出口から出される製品の板厚からロール偏心に
起因するロール間〓変化に相応した板厚変動を除
去することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために、本発明は、 負荷時ロール間〓指令値に従つて負荷時ロール
間〓平均値を調節するための負荷時ロール間〓調
節器と、 この負荷時ロール間〓調節器の出力信号に応じ
て与えられる位置指令値に従つて圧下位置を調節
すべく圧下装置を操作する位置調節器と、 ロール偏心に起因する圧延力変動またはばね変
位変動から求めた負荷時ロール間〓変化分に応じ
てロール偏心補償指令値を形成し、このロール偏
心補償指令値を位置調節器に与えるロール偏心補
償調節器と、 このロール偏心補償調節器から位置調節器に与
えられるロール偏心補償指令値の大きさを制限す
る制限器と、 その都度の圧延力変動またはばね変位変動の振
幅に応じて制限器の制限閾値を変更させる閾値装
置と、 を備えたことを特徴とする。

【作用】

本発明においては、ロール偏心に起因する圧延
力の変動分ΔFを積極的に抽出し、例えばロール
偏心によりロール間〓が減少するようになる場合
には、その圧延力変動分ΔFに基づいて、圧延ロ
ールの位置をロール間〓が増加する方向に動か
し、それにより、ロール偏心に起因するロール間
〓減少と圧延力変動分に基づいて制御される圧延
ロール位置の変化に起因するロール間〓増加とが
相殺されるように圧延ロール位置を制御して、圧
延ロール出口から出される板厚にロール偏心の影
響が現れないようにした。

【実施例】

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。 第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。この第１図において、負荷時ロール間〓調
節器１には位置調節器３が従属接続されている。
中間の加算点において無負荷位置すなわち無負荷
時ロール間〓S₀ ^*および負荷時ロール間〓調節器
１の出力ΔS₁ ^*から、位置指令値S^*が作成される。
位置実際値Ｓおよび圧延力実際値Ｆは油圧操作圧
下装置のピストン１０にて測定される。調節器２
はロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*を作るためのもの
で、圧延力調節器としてではなく、ロール偏心補
償調節器として動作する。ロール偏心補償調節器
２の指令値Ｃ・F^*は負荷時ロール間〓実際値ｈ
（あるいは負荷時ロール間〓指令値h^*）と遅延装
置８にて位置調節系の持つ固有時間だけ遅らせた
位置指令値S_V ^*との差により作成される。なお、
Ｃは上述の如くミル弾性係数の逆数であり、F^*
は圧延力指令値である。ばね変位実際値Ｃ・Ｆは
圧延スタンドのばね特性を模写した整合増幅器７
にて作成される。ロール偏心補償調節器２は同様
に位置調節器３の入力に作用する。それにより、
位置調節器３はロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*を受
け取り、それに基づいてロール位置をロール偏心
とは逆向きに、つまりロール偏心に起因する周期
的な圧延力Ｆまたはばね変位Ｃ・Ｆの変動、すな
わち負荷時ロール間〓編変動を除去するように、
調整動作を行う。 ところで、このような回路構成だけでは動特性
の改善は何ら達成されない。しかしながら、ロー
ル偏心補償調節器２は負荷時ロール間〓調節器１
に従属接続されていないので、その調節出力を、
従つてロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*を、周期的変
動を制御により除去するのに必要な値に制御する
ことが出来る。ロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*の制
御閾値は閾値装置６により決定し、整合器５によ
り設定する。 閾値装置６は負荷時ロール間〓実際値ｈ（＝Ｓ
＋Ｃ・Ｆ）から周期的な変動を除去して、つまり
負荷時ロール間〓実際値ｈの平均値h₀を作成し
て、負荷時ロール間〓調節器１に与える。実際値
ｈ中に現れる変動は位置Ｓの変動とばね変位Ｃ・
Ｆの残留変動とからなつている。位置変動はロー
ル偏心補償調節器２の動作に基づいて生ずるもの
で、ロール偏心に起因するロール間〓変化を補償
する。 さらに、閾値装置６は自らを自動的に周期的な
実際値変動の幅に合わせる機能を有している。閾
値装置６の出力h₀は入力値（Ｓ＋Ｃ・Ｆ）の平均
値に、そしてロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*の制限
閾値となる出力Ｅは入力変動分の片振幅波高値に
一致する。この閾値装置６としては例えば特開昭
47−3487号公報に開示された回路構成を用いるこ
とができる。内部ループに位置自動制御があるの
で制限閾値Ｅとロール偏心補償指令値ΔS₂ ^*とは
同一のデイメンシヨン、つまり工程を表す。従つ
て、制限閾値Ｅを用いてロール偏心補償指令値
ΔS₂ ^*を簡単に制限することが出来る。ばね変位
実際値Ｃ・Ｆ中に残存する脈動を考慮して、整合
器５により値Ｅを値E′に修正する。この修正は可
変設定修正係数による簡単なものである。修正係
数の大きさはロール偏心補償調節器２の増幅度に
関係している。 残存脈動分だけ値を小さくされた閾値E′がロー
ル偏心補償指令値ΔS₂ ^*の制限量を決定する。従
つて、ロール偏心補償調節器２には、その固有の
調節特性に基づいて周期的な負荷時ロール間〓変
動を制御により除去する際に現れ位置変化量のみ
を通過させる作動範囲が与えられる。 第１図の自動制御回路の動作態様は次の通りで
ある。 圧下装置のピストン１０にて圧下装置Ｓおよび
圧延力Ｆの実際値が測定される。圧延力実際値Ｆ
は、第８図に鎖線にて示す平均値をF₀とし、ロ
ール偏心に起因する変動分をΔFとすると、次式
にて表せる。 Ｆ＝F₀＋ΔF (2) この圧延力実際値Ｆから整合増幅器７にてばね
変位実際値Ｃ・Ｆが形成される。 Ｃ・Ｆ＝Ｃ（F₀＋ΔF） (3) 本発明に基づいて、圧下装置の圧延ロール位置
（圧下位置）はロール偏心を補償すべく位置制御
されるので、その圧下位置Ｓも平均値S₀と変動分
ΔSとにて表せる。 Ｓ＝S₀＋ΔS (4) 圧下位置実際値Ｓとばね変位実際値Ｃ・Ｆとは
閾値装置６の入力側で加算される。閾値装置６は
その加算値から一方ではロール間〓の平均値h₀を
作成する。 Ｓ＋Ｃ・Ｆ＝Ｓ＋ΔS＋Ｃ（F₀＋ΔF）＝S₀＋Ｃ
・F₀＋ΔS＋Ｃ・ΔF＝h₀＋Δh＝ｈ(5) 但し h₀＝S₀＋Ｃ・F₀ (6) Δh＝ΔS＋Ｃ・ΔF (7) この平均値h₀がロール間〓指令値h^*と突き合わ
されて、その偏差（h^*−h₀）が負荷時ロール間〓
調節器１に与えられる。負荷時ロール間〓調節器
１の出力ΔS₁ ^*と無負荷時ロール間〓S₀ ^*とから圧
下位置指令値S^*が作成され、位置調節器３に与
えられる。 一方、圧下位置指令値S^*は自動制御系の固有
時間だけ遅延されてS_V ^*にされる。そして、この
S_V ^*とロール間〓の平均値h₀との減算演算が行わ
れる。 S_V ^*−h₀＝S_V ^*−S₀−Ｃ・F₀＝−Ｃ・F₀ (8) 圧下位置Ｓの平均値S₀は変動分を含んでいない
ので、同様に変動分を含んでいない圧下位置指令
値S^*の遅延信号S_V ^*と等しい。そして、第８式で
示されたばね変位平均値Ｃ・F₀がばね変位指令
値Ｃ・F^*として、ばね変位実際値Ｃ・Ｆと突き
合わせられ、その偏差が形成される。 Ｃ・Ｆ−Ｃ・F^*＝Ｃ（F₀＋ΔF）−Ｃ・F₀＝ΔF (9) この圧延力変動分ΔFがロール偏心補償調節器
２に与えられ、それによりロール偏心補償指令値
ΔS₂ ^*が形成される。そしてこのロール偏心補償
指令値ΔS₂ ^*が位置調節器３に与えられ、この位
置調節器３によつて、ロール偏心に起因するロー
ル間〓ｈの変動分Δhを補償すべく圧下装置の圧
延ロール位置が制御される。その際、位置調節器
３の入力側では次の加算が行われる。 S^*−Ｓ−ΔS₂ ^*＝S^*−（S₀＋ΔS）−ΔF＝（S
^*−S₀）−（ΔS＋ΔF） 板厚が一定制御されるときには、S^*＝S₀とな
つている。 従つて、位置調節器３にロール偏心補償調節器
２からロール偏心に応じた圧延力Ｆの変動分ΔF
を与え、ΔS＋ΔF＝０なる調節動作を行わせるこ
とにより、ロール偏心に起因する圧延力Ｆの変動
分ΔFを補償することができ、ロール間〓ｈ、即
ちロール出口の板厚Ｈを一定にすることが出来
る。 第９図は従来技術における圧延ロール位置と本
発明における圧延ロール位置とを示す。即ち、同
図Ａは従来技術における圧延ロール位置を示し、
同図Ｂは本発明における圧延ロール位置を示す。
この第９図から明らかなように、従来技術におい
てはロール偏心に応じて圧延ロール位置を制御す
ることは行われておらず、従つて圧延ロール位置
は一定に保持されていた。一方、本発明において
はロール偏心に応じて圧延ロール位置を制御して
おり、従つて圧延ロール位置はロール偏心に応じ
て変動制御される。 第２図は本発明の他の実施例の構成を示す。こ
の第２図においては負荷時ロール間〓調節器およ
びロール偏心補償調節器の指令値−実際値突き合
わせ点が１つの点に纒めめられている。h^*をｈ
と比較している。ここではｈはｈ＝Ｃ・Ｆ＋S_V ^*
によつて作成している。さらに、h^*＝Ｃ・F^*＋
S^*が成立するのでS^*＝S_V ^*であれば、この比較は
Ｃ・F^*とＣ・Ｆとの比較でもある。ロール偏心
補償自動制御の動作域では、負荷時ロール間〓調
節器１の出力は変化せず、従つて遅延が意味を持
たないので、後者の比較条件が満たされる。 ロール偏心補償調節器２は比例動作調節器とし
て構成されている。負荷時ロール間〓調節器１は
積分動作調節器として構成されて、ロール偏心補
償調節器２の後に接続されている。 閾値装置６はその出力量を自動的に周期的な変
動に合わせ、単にロール偏心を検出する役目だけ
を果している。それによつて制限閾値の大きさが
決定される。閾値装置６中に模写される実際値の
平均値h₀は自動制御自体には必要ない１つの補助
量に過ぎない。 制限器４は制限閾値以下では増幅度１を持ち、
入力符号を反転させる。 なお、第２図に示した閾値装置６は、この実施
例では、ロール間〓実際値Ｓ＋Ｃ・Ｆからロール
間〓平均値h₀を減算した値が与えられる増幅器６
１と、この増幅器６１の出力と後述するデイジタ
ル−アナログ変換器６４の出力とを比較するコン
パレータ６２と、このコンパレータ６２の出力が
与えられるカウンタ６３と、このカウンタ６３の
デイジタル出力をアナログ値に変換するデイジタ
ル−アナログ変換器６４と、このデイジタル−ア
ナログ変換器６４の出力によつて増幅器６１の出
力を通過させる制限閾値が変えられる制限器６５
と、この制限器６５の出力を積分してロール間〓
平均値h₀を形成する積分器６６とから構成されて
いる。デイジタル−アナログ変換器６４の出力が
整合器５に供給される。 第２図に示した実施例の動作は次の通りであ
る。制限器４の入力量が制限閾値に達しない間
は、調節器１の入力量は相互に逆符号の制御信号
が加算されて零となる。従つて、ΔS₂ ^*のみが有
効になる（ロール偏心補償自動制御）。制限閾値
に到達すると、調節器２から来る直接出力が大き
くなるため、調節器１が入力信号を受け取り、フ
イードバツクS_V ^*により調節器２の入力で再び平
衡が成立するまでΔS₁ ^*を介して位置Ｓを調節す
る。これにより平均値偏差を除去する（負荷時ロ
ール間〓自動制御）。 特開昭47−3487号公報に開示されたロール偏心
の自動検出回路は原理的に本発明の閾値装置に適
用可能である。但し、第３図に示すように、アナ
ログ−デイジタル変換器１１の入力増幅器１２に
は、ばね変位Ｃ・Ｆの代わりに負荷時ロール間〓
実際値Ｓ＋Ｃ・Ｆが与えられる。入力増幅器１２
の後に接続したコンパレータ１５，１６が実際値
の増減を調べ、論理回路１７を開閉操作する。論
理回路１７はその時々に存在する入力信号をパル
ス列に変換し、それをカウンタ１３に供給する。
カウンタ１３の計数値がデイジタル−アナログ変
換器１４を経て入力増幅器１２にフイードバツク
される。入力増幅器１２の後に直接もしくは増幅
器１８を介して接続されているコンパレータ１９
〜２４の出力が直接もしくは時限要素２５，２６
を経て演算論理回路２７に与えられる。コンパレ
ータ１９〜２４の動作値は一対ずつ段階差を持
ち、コンパレータ２３，２４の動作値が一番小さ
くなるように設定されている。論理回路の出力Ｅ
により、入力増幅器１２に並列接続されている可
変抵抗（例えばデイジタル−アナログ変換器）２
８が制御される。これらの回路によりアナログ−
デイジタル変換器１１のカウンタ１３には負荷時
ロール間〓の平均値が模写される。演算論理回路
の出力Ｅにはロール偏心量が現れる。 この回路の欠点は、デイジタル−アナログ変換
器２８の動作、従つてそれに伴う入力増幅器１２
の増幅度変化に基づき、それまで検出していた偏
心幅の超過量あるいは不足量を捉えるコンパレー
タ１５，１６，１９〜２４の感度がロール偏心の
大きさにより変わることでなる。 従つて、第４図の如く、入力増幅器１２は一定
の増幅度とし、コンパレータ１５，１６，１９〜
２４の前段に突き合わせ点を設け、そこで検出電
圧をデイジタル−アナログ変換器２８の出力と比
較する方法を採用した方が有利である。コンパレ
ータの固定設定値が今検出していた偏心幅からの
偏倚量に対応したものとなる。つまり、コンパレ
ータの動作方向は偏心幅の増減に応じて決定され
るものとなる。突き合わせを行うために、コンパ
レータ１５，１６，１９〜２４の前段には増幅器
２９，３０を設ける。増幅器３１が突き合わせ用
の比較電圧を供給する。 増幅器２９，３０の出力には、偏心幅からの偏
倚量に対応した電圧が現れる。動作値を決定する
ためにコンパレータにはさらに固定比較電圧を設
けてやるのがよい。この電圧を変えることによ
り、または増幅器２９，３０の増幅度を変えるこ
とにより動作値を決定することが出来る。入力電
圧との比較により動作する形式のコンパレータを
用いる限り、固定比較電圧の極性により、コンパ
レータが偏心幅の外側で動作すべきか内側で動作
すべきかを決定することが出来る。 さらに、回路を簡単化するために、第５図では
アナログ−デイジタル変換器の代わりに積分器３
２を用いて、アナログ動作の平均値算出を行つて
いる。検出した偏心幅により増幅器３４，３５を
介して制限器３３の両信号方向に対する制限閾値
を制御する。積分器３２の前段に接続されている
増幅器３６には増幅器１２の出力が逆極性で直接
加わる。 増幅器１２の出力に制限器３３の制限閾値に到
達しない大きさの信号が出ている間は、増幅器３
６の入力部で信号が相殺し、積分器３２は出力を
変化しない。増幅器１２の入力が既に検出した変
動幅の振幅よりも大きく変わると、制限器３３が
有効になり、増幅器３６の直接入力が打勝ち、積
分器３２が新しい平均値を蓄えるまで積分を続行
する。

【発明の効果】

以上に説明したように、本発明においては、ロ
ール偏心に起因する圧延力の変動分ΔFを抽出し、
この変動分ΔFを通常の圧下位置調節ループに入
力するのではなく、この圧下位置調節ループと並
列に動作する圧延力調節ループ（ロール偏心補償
調節器）に入力し、その出力を圧下位置の補正用
として圧下位置調節ループに供給する。これによ
り、ロール偏心に起因する影響を除去出来ると共
に、板厚制御を行うことになり、精度の高い圧延
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の異なる
実施例を示すブロツク図、第３図ないし第５図は
本発明の他の実施例のそれぞれ異なつた要部を示
す回路図、第６図は圧延機の圧延力と板厚との関
係を示す特性曲線図、第７図は圧延ロールに偏心
があつた場合における圧延機の圧延力と板厚との
関係を示す特性曲線図、第８図は圧延ロールに偏
心があつた場合における圧延機の圧延力を示す特
性曲線図、第９図は圧延機の圧下位置の特性曲線
図である。 １……負荷時ロール間〓調節器、２……ロール
偏心補償調節器、３……位置調節器、４……制限
器、５……整合器、６……閾値装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷時ロール間〓指令値（h^*）に従つて負
   荷時ロール間〓平均値(h)を調節するための負荷時
   ロール間〓調節器１と、 この負荷時ロール間〓調節器１の出力信号
   （ΔS₁ ^*）に応じて与えられる位置指令値（S^*）に
   従つて圧下位置（Ｓ）を調節すべく圧下装置１０
   を操作する位置調節器３と、 ロール偏心に起因する圧延力(F)変動またはばね
   変位（Ｃ・Ｆ）変動から求めた負荷時ロール間〓
   変化分に応じてロール偏心補償指令値（ΔS₂ ^*）
   を形成し、このロール偏心補償指令値（ΔS₂ ^*）
   を前記位置調節器３に与えるロール偏心補償調節
   器２と、 このロール偏心補償調節器２から前記位置調節
   器３に与えられる前記ロール偏心補償指令値
   （ΔS₂ ^*）の大きさを制限する制限器４と、 その都度の圧延力(F)変動またはばね変位（Ｃ・
   Ｆ）変動の振幅に応じて前記制限器４の制限閾値
   を変更させる閾値装置６と、 を備えたことを特徴とする圧延材料厚さの制御装
   置。