JPH0375242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ホツトストリツプミル、プレートミ
ル等、加熱金属塊を圧延する圧延機に適用する圧
延材の蛇行制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の圧延材の蛇行制御の代表的なものとして
は、圧延機の作業側と駆動側に各々設置してある
ロードセルの出力信号の差により間接的に圧延材
の蛇行量を検出し、その信号をもとにして作業
側、駆動側圧下系の圧下量を調整することによつ
て蛇行を制御するようにしたものがあつた。

しかし、この従来の方式では、圧延材の蛇行に
より前記両ロードセルに作用する荷重の変化が非
常に小さいこと（圧延機によつても異なるが１ト
ン以下の左右差を問題としなければならない）、
蛇行制御に圧延による外乱が介在すること、等に
より理論的には実現可能であつても実用化は極め
て困難であつた。

詳述するに、先ず、圧延材の蛇行のメカニズム
についてみると、圧延機で圧延材を圧延する場
合、材料の幅方向の硬度差、幅方向のテーパ等、
圧延材自体に求められる要因、又、圧延材の中心
がロール中心とずれて進入する（オフセンター）
等の操業上の要因により、圧延機の作業側、駆動
側にかかる圧延荷重に不釣合いが生じ、その結
果、作業側と駆動側のロールギヤツプに差が生じ
る。このため、圧延機入側における材料の引き込
み速度はギヤツプの拡大した側の方が速くなる。
その結果、圧延材は入側で第１図に示す如く進行
方向（矢印方向）に対してギヤツプの広い側へ尻
を振るような格好で傾くことになり、傾いた圧延
材ａは圧延ロールｂの軸に直角に進むため、圧延
材ａはロールギヤツプの拡大している方向に横ず
れを起こし、ますますギヤツプは拡大して行く。
このときのギヤツプの状態は第２図に示す如くで
ある。このように圧延材が一度蛇行を起こすと、
安定な状態に回復することができなくなる。

以上のように圧延機の作業側と駆動側（以下、
左右という）とでロールギヤツプに差が生じる
と、圧延材は蛇行し始めるので、蛇行を防止する
ためには、圧延材の寄つた側のロールギヤツプを
挾めるような制御を行えばよいことがわかる。

この考え方から圧延材の蛇行を防止するように
した一方法として第３図に一例を示すものが既に
知られている。

すなわち、左右の油圧シリンダｃ，c′のピスト
ン位置を検出するシリンダ位置検出器ｄ，d′によ
りロール圧下用のシリンダｃ，c′内のピストン位
置を検出し、その値を加算増幅器ｅ，e′へそれぞ
れフイードバツクし、加算増幅器ｅ，e′の出力に
よりサーボ弁ｆ，f′を駆動して左右のロール位置
を制御するようにしてあり、更に、これだけで
は、圧延材ａが左右のいずれかの方向へ寄つたこ
とから生ずる左右のロールの曲りや変形の差に起
因するロールギヤツプの左右の差を補正すること
ができず、圧延材ａの横ずれ、すなわち、蛇行を
防止できないことから、左右に設置してあるロー
ドセルｇ，g′で得られる荷重検出信号の左右の差
を加算器ｈで求め、係数器ｉによりフイードバツ
ク量を調整して荷重の増した側のロールギヤツプ
を挾めるように前記加算増幅器ｅ，e′へ信号を与
えるようにし、係数器ｉを適性に調節することに
より、圧延材ａの幅方向の位置をロール中央方向
へ戻すようにロールギヤツプを制御できるように
してある。ｊは上下のバツクアツプロールであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記第３図の方式は実現可能なよう
に考えられるが、前記した如き圧延材の蛇行によ
り生ずる左右荷重の変化が非常に小さいこと、蛇
行制御に圧延による外乱が介在すること、という
問題があるほか、原理的にも以下に述べるような
難点があり、実用化されなかつた。

その難点を第４図により説明する。第４図Ａは
圧延材が蛇行し荷重P_L，P_Rが発生した様子を示
している。ここで荷重の増した後の圧下力P_Rを
さらに増し、P_Lをさらに減らすように圧下制御
を行えば、P_R側のロールギヤツプは狭まり、蛇
行は修正できることになる。しかし、このときに
荷重差の増大量が不足すると、第４図Ｂに示すよ
うにロールギヤツプの幅方向の差は少なくなり、
蛇行の進行を弱めはするが、蛇行を防止するのに
十分なギヤツプ差をつくることができない。逆
に、若し、荷重差を過大につけてしまうと、第４
図Ｃに示すように圧延材ａの方向をロール中央へ
戻すようにロールギヤツプ差はつけられるが、こ
のため圧延材ａは急激にP_L側へ近付くため、制
御装置が十分に早く応答できないと、そのままロ
ール中央部から行き過ぎてP_L側へ行き過ぎてし
まい、又次には、逆にP_R側へ行き過ぎてしまう
というように振動的に蛇行してしまう。したがつ
て、この場合には、あまり急激に圧延材ａの蛇行
を修正しないように適当なロールギヤツプの左右
差を与えなければならない。

つまり、荷重差からロールギヤツプの左右差を
演算し、ギヤツプの左右差を補正するというよう
な制御では、補正量が不足すると効果がなく、過
大になると制御が不安定になるため、或る限られ
た適切な量を補正しなければならない。ところ
が、この適切な量は、板幅、厚さ、材質、圧延速
度等の条件で変化してしまい、しかもこれらの影
響に直接とらえる方法がないため、すべての条件
に対して適切となるような補正量を設定すること
は実用上非常に困難である。

このように上記の方法は、条件を一定に設定で
きる実験圧延では効果を実証できても実用化でき
なかつたのである。

本発明は、前述の実情に鑑み、圧延材の蛇行を
防止して圧延停止、圧延材エツジ部の損傷、更に
は板破段等の不具合を除去し、圧延の安定化を実
現し、生産の高能率化、製品の歩留りの向上を図
ろうとするもので、第３図に示した方式の難点、
すなわち、荷重差とロールギヤツプの対応付けが
できないことによる実用上の困難を克服するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、加熱金属塊を圧延する圧延機におい
て、圧延機の入側の作業側及び駆動側に、圧延材
幅方向へ略等間隔に光を結像させる多数の撮像素
子を有し圧延材の発する輻射光を基に圧延材の端
部位置を検出し得るようにした検出器を設け、且
つ該各検出器の出力信号の差から圧延材の蛇行量
を演算する演算器と、圧延材の目標位置を与える
設定器とを設け、更に該演算器の出力信号と設定
器の目標信号とを比較演算する装置と、該装置で
得られた信号を処理して作業側と駆動側の圧下修
正信号として出力する装置とを備えて成り、該圧
下修正信号により作業側、駆動側のロールギヤツ
プを変更させるようにしたものである。

［作用］ 検出された圧延材の端部位置から圧延材の蛇行
量が求められ、該蛇行量と目標値の差から作業側
と駆動側の圧下修正信号が求められ、該圧下修正
信号を基に、蛇行量がなくなるよう作業側及び駆
動側のロールギヤツプが修正される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第５図は本発明の装置の実施例を示すもので、
上下のワークロール１，２、上下のバツクアツプ
ロール３，４、バツクアツプロール４の両軸端を
支持している下バツクアツプロールチヨツク５，
６、各下バツクアツプロールチヨツク５，６に圧
下力を作用させる油圧シリンダ７，８を備え、圧
延材９を圧延するようにした油圧圧下式圧延機１
０に於いて、左右の油圧シリンダ７，８へ流入、
流出する圧油の両をサーボ弁１１，１２によつて
制御するようにすると共に、油圧シリンダ７，８
のピストンの動きを検出する変位検出器１３，１
４を油圧シリンダ７，８に取り付け、該変位検出
器１３，１４からの信号と後述の圧下修正信号２
３，２４を比較する加算アンプ１５，１６を設け
る。左右のロールギヤツプは、サーボ弁１１，１
２より油圧シリンダ７，８に流入、流出する圧油
の量を制御することによつて設定するようにし、
ロールギヤツプの変動は、油圧シリンダ７，８の
ピストンの動きを検出する変位検出器１３，１４
によつて間接的に測定し、加算アンプ１５，１６
により圧下修正信号２３，２４と比較して差があ
るとその差でサーボ弁１１，１２をコントロール
することにより修正するようにする。

上記圧延機１０の入側の左右に圧延材９の発す
る光を基にその幅端部位置を検出する検出器１７
を設置し、該各検出器１７からの信号の差、すな
わち圧延材９の蛇行量を演算器１８にて求め、蛇
行量と設定器１９らの目標信号とを比較演算器２
０で比較演算し、得られた蛇行量偏差信号２２を
蛇行制御調節器２１で処理し、左右の圧下修正信
号２３，２４として前記加算アンプ１５，１６に
加えるように構成する。調節器２１の出力は、た
とえば、圧延材９が作業側Ｗへ寄つた場合には作
業側Ｗのロールギヤツプを締めて駆動側Ｄのロー
ルギヤツプを開ける方向に、又、圧延材９が駆動
側Ｄへ寄つた場合には上記とは逆にロールギヤツ
プの制御が行われるように方向が定められて加算
アンプ１５，１６に加えられる。

従つて、加算アンプ１５，１６では、実際の油
圧シリンタ７，８のピストンの変位信号と圧下修
正信号２３，２４の比較が行われて、差信号によ
りサーボ弁１１，１２は油圧シリンダ７，８への
圧油の流入、流出量を制御し、その結果、左右の
ロールギヤツプが変更され、前記したメカニズム
で蛇行のそれ以上の進行は食い止められ、圧延材
９は設定器１９で与えられている目標値まで戻さ
れる。

圧延材の目標位置を与える設定器１９は、圧延
材９の圧延機１０の初期噛み込み位置をメモリに
して、それを制御目標として与える構成としたり
又圧延材９を圧延機１０幅方向任意の位置を通す
ように自由に設定変更できる構成としても良い。

第６図には検出器１７の詳細が示されている。
該検出器１７では、圧延材９自体より発する輻射
光は、取入部２５に設けたレンズ２６を通して、
板幅方向に多数配列された光電変換式の素子群
（イメージセンサ）２７上に導かれ、受光した素
子には光エネルギに対応した電荷が蓄積される。
この電荷を素子群２７から順次読み出し、電荷量
に対応した電気信号を出力することによつて、第
７図、及び第８図に示すような映像信号２８が得
られる。

この映像信号２８の立上り部分から圧延材９の
幅端部方位置の素子群２７での位置を知ることが
できるので、次のようにして視野中の圧延材端部
の位置を求めることができる。

今、駆動側をＤ、作業側をＷで表わすと、第６
図において圧延材９の幅端位置d_D，d_Wは、 d_D＝X_D−C_D ………（） d_W＝X_W−C_W ………（） となる。

ここで、 d_D、d_W；レンズ２７の光軸２９から圧延材９の
幅端位置までの距離、 X_D、X_W；検出器１７で検出された板端長さ C_D、C_W；素子群２７による視野長L_D、L_Wの半分 なお、第６図と対照すると、（）式のd_Wはマ
イナスとなるが、これは、圧延材９が蛇行量と共
に駆動側Ｄにずれているか、作業側Ｗにずれてい
るかを知る必要があり、本例では、圧延材９が作
業側Ｗへずれた場合をプラス、駆動側Ｄへずれた
場合をマイナスとしているためである。

素子群２７の総素子数をＮビツトとすると、 α_D＝L_D／Ｎ ………（） α_W＝L_W／Ｎ ………（） が検出器１７の分解能となり、従つて、圧延材９
のX_D、X_Wの部分から受光した受光素子数N_D，
N_Wが求められると、X_D，X_Wは X_D＝N_D×α_D ………（） X_W＝N_W×α_W ………（） となる。

以上の式（）〜（）から圧延材９の中心Ｐ
の機械中心Ｏからのずれ量（蛇行量）ΔXは、 ΔX＝X_W−X_D／２ ………（） により求めることができ、ΔXがプラスかマイナ
スかにより、圧延材９がどちらへ蛇行しているか
が分かる。

蛇行量ΔXを求める演算処理は、前記映像信号
２８を基に、第５図の演算器１８で行われ、求め
られた蛇行量ΔXを基に蛇行制御が行われる。

この蛇行制御のやり方を以下、具体的に説明す
る。

第５図において、圧延材９が矢印Ａの方向に進
んできて、圧延機１０の入側左右（作業側Ｗと駆
動側Ｄ）に設置された検出器１７の下方を通過
し、圧延機１０に噛み込む。而して、圧延材９が
圧延機１０に噛み込んだ後、オペレータが手動で
図示していない蛇行制御を起動するスイツチを入
れるか、図示していない起動装置で自動的に蛇行
制御が起動されるかして、制御が開始される。

蛇行制御が始まると、時々刻々と左右の検出器
１７で検出された圧延材９の左右エツジ方位置が
演算器１８に加えられ、圧延材９の蛇行量ΔXが
（）式により演算される。第５図の場合は、圧
延材の進行方向へ向つて左側すなわち作業側Ｗに
圧延材９がずれた場合をプラスの符号となるよう
に演算している。

得られた蛇行量ΔXは比較演算器２０へ送ら
れ、設定器１９の出力、すなわち蛇行制御の目標
値と比較演算される。具体的には、（目標値−蛇
行量）という演算が行われる。設定器１９で与え
る目標値は、例えば圧延材９を幅方向機械中心に
通そうとする場合、蛇行量を零にしようというこ
となので、０ボルトを設定器１９で与えておく。
そうすると、圧延材９が機械中心を通つていない
限りは、比較演算器２０からは蛇行量偏差信号２
２が発生する。今仮に、蛇行量ΔXが作業側Ｗに
50mmずれた場合に10ボルト、駆動側Ｄに50mmずれ
た場合に、−10ボルトの電圧が発生するように調
整されているとする。従つて、演算器１８の出力
が＋２ボルトだつたとすると、蛇行量と電圧は比
例関係にあるため圧延材９は作業側Ｗに、 50（mm）×２（Ｖ）／10（Ｖ）＝10（mm） ずれていることになる。

演算器１８の出力が２ボルトで、設定器１９の
出力が０ボルトであつたとすると、比較演算器２
０の出力は０−２＝−２ボルトとなる。これが、
調節器２０に送られ、ここで、設定されたゲイン
と掛け合わせられる。調節器２１には、例えば、
１mm蛇行したら、ロールギヤツプを10μｍ変える
というような値のゲインが設定されており、比較
演算器２０からは−２ボルトの信号が送られて来
るから、 10（μｍ／mm）×50（mm） ×（−２）（Ｖ）／10V＝−100（μｍ） だけロールギヤツプを変更する圧下修正信号２
３，２４が加算アンプ１５，１６へ送られる。こ
れは電圧信号に変換されており、例えば、変位検
出器１３，１４の出力において、１mmが10ボルト
に対応するように製作されているとすると、１mm
＝1000μｍであるから、 10（Ｖ）×（−100）（μｍ）／1000（μｍ） ＝−１（Ｖ） の電圧が加算アンプ１５，１６へ送られる。

加算アンプ１５は駆動側Ｄ側の圧下制御系の指
令信号と、実際の油圧シリンダ７のピストン位置
を検出する変位検出器１３の出力とを比較演算し
て偏差を求める。同様に、加算アンプ１６は圧延
材９がずれている作業側Ｗ側の圧下制御系の指令
信号と、油圧シリンダ８のピストン位置を検出す
る変位検出器１４の出力とを比較演算して偏差を
求める。

圧延材９の蛇行を修正するためのロールギヤツ
プの変更量は、調節器２１からの圧下修正信号２
３，２４として与えられ、第５図では、作業側Ｗ
側の加算アンプ１６には出力２４にマイナスの符
号が掛けられ、反対に駆動側Ｄ側の加算アンプ１
５には、出力２３がそのまま加えられている。具
体的には、加算アンプ１６には、 （−１）（Ｖ）×（−１）＝１（Ｖ） より１ボルトが、加算アンプ１５には、−１ボル
トが加えられる。

今、圧延機１０の左右にある圧下制御系の指令
信号がプラスの場合ロールギヤツプを狭くし、反
対にマイナスの場合広くするよう符号を決めてお
く。そうすると、作業側Ｗの圧下制御系では、＋
１ボルト＝100μｍ分の偏差がなくなるように
（変位検出器１４が100μｍ相当の信号を検出し、
加算アンプ１６の出力がゼロになるように）、サ
ーボ弁１２が駆動され、シリンダ８のピストンが
持ち上げられる。反対に、駆動側Ｄ側圧下制御系
では、−１ボルト＝−100μｍ分の偏差（加算アン
プ１５の出力）がなくなるように、サーボ弁１１
が駆動され、油圧シリンダ７のピストンが下げら
れる。変位検出器１３が所定の100μｍ相当の信
号を検出すると、加算アンプ１５の出力が零とな
り、サーボ弁１１の入力が零となるので、油圧シ
リンダ８のピストンは停止する。

以上のようにして、圧延材９の蛇行した側のロ
ールギヤツプが蛇行量と調節器２１に設定された
ゲインで決まる量だけ締め込まれ、反対側のロー
ルギヤツプが同量だけ開けられる。その結果、蛇
行が修正され、圧延材９は設定決１９で与えられ
た目標値にまで戻される。もちろん、前述の制御
は時々刻々と検出される圧延材９の蛇行量に対し
て連続的に行われている。

このようにして、圧延材９の蛇行（横ずれ）が
防止される。

以上本発明について説明し、四段圧延機への適
用例を示したが、本発明は蛇行が問題となるすべ
ての形式の圧延機へ適用できること、制御回路は
ハードウエアではなくコンピユータを使つたソフ
トウエアでも構成できること、その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
とは勿論である。又、第５図では油圧圧下式圧延
機の左右の位置制御系のみを示しているが、実際
には、位置制御系以外に、ロードセルで圧延荷重
を測り、ミルの伸びを演算してそれを補正するミ
ル定数制御回路等が設けられているが、本発明の
要旨ではないので省略している。

［発明の効果］ 以上述べたごとく、本発明によれば、ホツトス
トリツプミル、プレートミル等の熱間圧延設備に
おいて、圧延材の圧延機入側のずれ量を直接検出
し、その下が零となるまで左右のロールギヤツプ
を変更するよう制御するので、圧延材の蛇行を防
止して圧延の安定化を実現でき、その結果、圧延
材のキヤンバが減るので、製品の歩留りが向上
し、又圧延材の蛇行による事故防止ができて稼働
率が向上し、又、クラウンの少ないストリツプの
圧延が可能になるので、これにより歩留りの向上
を図ることができ、更に検出機は多数の撮像素子
を有し、圧延材が発する輻射光により圧延材端部
位置の検出を連続的に行うことができるため、精
度の良い蛇行制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は左右のロールギヤツプに差があるとき
の圧延材の傾きを示す平面図、第２図は第１図の
ロール軸に於ける垂直断面図、第３図は従来の制
御方式の一例図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは圧延材の蛇
行と圧下力の関係を示す正面図、第５図は本発明
の装置の一実施例図、第６図は検出機の詳細図、
第７図、第８図は第６図の検出器により出力され
る映像信号を示すグラフである。 １，２……上下ワークロール、７，８……油圧
シリンダ、９……圧延材、１１，１２……サーボ
弁、１３，１４……変位検出器、１５，１６……
加算アンプ、１７……板端部位置検出器、１８…
…演算器、１９……設定器、２０……比較演算
器、２１……蛇行制御調節器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱金属塊を圧延する圧延機において、圧延
   機の入側の作業側及び駆動側に、圧延材幅方向へ
   略等間隔に光を結像させる多数の撮像素子を有し
   圧延材の発する輻射光を基に圧延材の端部位置を
   検出し得るようにした検出器を設け、且つ該各検
   出器の出力信号の差から圧延材の蛇行量を演算す
   る演算器と、圧延材の目標位置を与える設定器と
   を設け、更に該演算器の出力信号と設定器の目標
   信号とを比較演算する装置と、該装置で得られた
   信号を処理して作業側と駆動側の圧下修正信号と
   して出力する装置とを備えて成り、該圧下修正信
   号により作業側、駆動側のロールギヤツプを変更
   させるようにしたことを特徴とする蛇行制御装
   置。